Brevet FR2785049A1 — publié le 20000428

L'invention concerne un procédé et une installation de détection de fuites d'une bouteille de gaz après son remplissage, la bouteille ayant reçu une capsule mais son robinet est ouvert, procédé selon lequel on coiffe le robinet avec une cloche dans laquelle on fait passer un gaz de balayage et on prélève en continu en échantillon de gaz de l'enceinte de la cloche et on le fait passer dans un analyseur à absorption par infrarouge, fournissant un signal lié à la présence de gaz de fuites dans le gaz de balayage, on compare ce signal à un signal de référence et on identifie la bouteille pour laquelle le signal dépasse le seuil. Dans les installations de remplissage de bouteilles de gaz, les bouteilles une fois remplies reçoivent une capsule qui en assure l'étanchéité. L'étanchéité complète, robinet, filetage, capsule, est vérifiée dans un poste de détection de fuites, la vérification se faisant avec le robinet de la bouteille ouvert. Dans ces conditions, le contrôle porte sur l'étanchéité de la capsule fermant le robinet ou de fuites beaucoup plus rares qui pourraient se produire entre la bouteille et le robinet, fuites déjà contrôlées par ailleurs. Actuellement, un tel poste de contrôle se compose des moyens indiqués ci-dessus. L'inconvénient de ces postes de contrôle connus réside dans leur relative lenteur par rapport à la vitesse de remplissage que pourrait atteindre la ligne de remplissage. Or, ces postes de contrôle constituant un point de passage obligé, ils limitent le rendement global de l'installation. Il serait certes possible de dédoubler les postes de contrôle pour envoyer dans chacun des deux postes une bouteille sur deux à contrôler. Mais un tel dédoublement complique considérablement la situation car il faut transporter les bouteilles à contrôler puis éclater la ligne unique de bouteilles en deux lignes alimentant chacune un poste de contrôle. En sortie, il faut éventuellement regrouper de nouveau les bouteilles contrôlées. Les bouteilles rejetées sont déviées et sont réexaminées ou réparées. De plus, cela doublerait le coût de l'installation. Le temps nécessaire au contrôle d'une bouteille se compose du temps de mise en place de la bouteille dans le poste de contrôle, de la descente de la cloche au-dessus du robinet et, enfin, du temps nécessaire au prélèvement de l'échantillon gazeux dans la cloche et à son passage dans la cellule de détection infrarouge. Les différentes opérations mécaniques telles que mise en place de la bouteille, blocage de celle-ci, descente de la cloche, etc. ont atteint les limites incompressibles, d'autant plus que certaines opérations se font en temps masqué. Par contre, l'élément le plus lent dans un cycle de contrôle est le temps d'analyse nécessaire à la cellule pour réagir et pour détecter une éventuelle fuite dans le gaz de balayage. Si cette cellule d'analyse fonctionne rapidement en cas de fuites importantes, elle est relativement lente dans le cadre des vitesses de fonctionnement de l'installation, dans le cas de la détection de fuites très faibles. Or, la réglementation impose la détection de fuites de plus en plus faibles. Pour de tels niveaux de fuites, le temps d'analyse de l'échantillon gazeux est l'obstacle le plus important à la réduction du temps de contrôle d'une bouteille par le poste de contrôle de fuites. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de développer un procédé et une installation permettant de contrôler très rapidement des fuites mme extrmement faibles dans un gaz de balayage notamment pour le contrôle de bouteilles de gaz. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on aspire l'échantillon de gaz de l'enceinte de la cloche en créant une dépression de courte durée dans le gaz traversant la cellule d'analyse de l'analyseur à absorption par infrarouge et on compare le signal de l'analyseur au moment de cette brève dépression à un signal de référence. L'invention concerne également une installation du type défini pour le contrôle de l'étanchéité des bou teilles de gaz en sortie de remplissage, cette installation comprenant un poste de contrôle ayant : -un moyen de réception de la bouteille, -une cloche mobile munie d'un actionneur pour descendre sur le dessus de la bouteille et coiffer le robinet, -une source de gaz de balayage pour alimenter la cloche et le tuyau retient la cloche à un analyseur, -un analyseur muni d'une cellule à infrarouge dans laquelle on fait passer l'échantillon de gaz prélevé dans l'enceinte de la cloche, -un moyen d'aspiration pour aspirer l'échantillon de gaz de la cloche à travers l'analyseur, -un circuit de commande gérant le fonctionnement du poste de contrôle et notamment l'acceptation ou le rejet de la bou teille contrôlée, étant caractérisée par un moyen générant, dans le flux de l'échantillon gazeux, une brève dépression, au moins dans la cellule d'analyse à infrarouge de l'analyseur. De manière surprenante, la très brève dépression créée dans la veine de gaz traversant la cellule d'analyse infrarouge permet de faire réagir très rapidement la cellule à la présence d'une quantité mme extrmement faible de gaz de fuites dans le gaz de balayage. Le procédé et l'installation selon l'invention permettent de déceler sans difficulté une fuite extrmement faible de 2 g/h, permettent une vitesse de contrôle limitant le cycle complet de contrôle d'une bouteille à 3 secondes ; cela représente un débit de 1200 bouteilles/heure. Au contraire et à titre de comparaison, sans le procédé de l'invention on ne peut déceler à cette vitesse de défilement des bouteilles que des fuites de l'ordre de 3, 4 g/h. Pour détecter des faibles fuites néanmoins supérieures à celles permises par l'invention et selon l'art antrieur, on allongerait la durée d'analyse pour tre sûr de déceler une fuite correspondant au seuil imposé soit 5 g/h. Suivant une caractéristique particulièrement intéressante, on crée la dépression dans la partie de la con duite reliant la cloche à l'analyseur et, pour cela, cette conduite est équipée d'une vanne notamment d'une électrovanne à tiroir permettant de couper la vanne de gaz circulant dans cette conduite sous l'effet de l'aspiration créée en sortie de conduite. Cette fermeture brusque et brève induit dans la veine de gaz en aval de cette vanne, une faible dépression, suffisante pour augmenter considérablement la sensibilité de la cellule de détection. D'une manière particulièrement intéressante, la vanne est une vanne à tiroir qui peut prendre plusieurs positions, notamment une position passante par laquelle la conduite amont, partant de la cloche, est reliée à la conduite aval c'est-à-dire celle allant à l'analyseur. Cette vanne à tiroir comporte également une position de fermeture dans laquelle la liaison entre la cloche et l'analyseur est coupée et enfin une position de rinçage permettant d'envoyer un gaz de rinçage dans la partie de conduite allant à la cellule d'analyse et dans celle allant vers la cloche, de manière à éliminer toute trace de fuites qui pourrait provenir de l'analyse précédente. Suivant une caractéristique avantageuse, la source de dépression qui prélève l'échantillon gazeux dans la cloche et le transfère à travers la cellule de détection infrarouge, est un venturi. Enfin, en sortie de l'installation de contrôle, un aiguillage oriente les bouteilles contrôlées soit vers la sortie normale d'utilisation, soit en vue de leur évacuation pour leur remise en conformité. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels : -la figure 1 est un schéma du poste de contrôle d'une installation de remplissage de bouteilles de gaz, le poste de contrôle n'étant pas occupé par une bouteille, -la figure 2 est un schéma analogue à celui de la figure 1, une bouteille étant représentée dans le poste de contrôle, -la figure 3 montre une vue analogue à celle des figures précédentes à la fin du contrôle d'étanchéité d'une bouteille de gaz. Selon la figure 1, l'installation de remplissage de bouteilles de gaz concerne le remplissage de bouteilles équipées d'un robinet et qui reçoivent après remplissage une capsule d'étanchéité. Le poste de contrôle en sortie de l'installation de remplissage, représenté aux figures 1 à 3, est destiné à vérifier l'étanchéité de la capsule obturant le robinet ; pour ce contrôle le robinet lui-mme doit tre ouvert. Le poste de contrôle en sortie de la ligne de remplissage se compose ainsi d'une surface de réception 1 par exemple une bande transporteuse entraînée par un moyen d'entraînement 2. Au-dessus de cette surface de réception 1 se trouvent des organes de positionnement 3 simplement sché- matisés, destinés à pincer la bouteille à contrôler pour bien la tenir en place. Les bouteilles arrivent par la gauche selon la figure 1 et sortent du poste de contrôle par la droite après leur libération, notamment par les organes de positionnement 3. En sortie du poste de contrôle, il y a un aiguillage 4 qui laisse les bouteilles poursuivre leur chemin suivant le circuit normal CN, ou les dévie suivant un circuit de recyclage CR au cours duquel les bouteilles sont remises en conformité. L'aiguillage 4 reçoit l'ordre de commande SC 4 d'un circuit de commande 5 gérant le fonctionnement de l'ensemble de l'installation ou, du moins, le fonctionnement du poste de contrôle. Au-dessus de l'emplacement prévu pour la bouteille à contrôler et schématisé par les organes 3, il y a une cloche 6, mobile verticalement, pour coiffer le robinet du dessus de la bouteille non représentée dans cette figure. Cette cloche 6 est mobile dans le sens vertical H le long de l'axe ZZ entre une position relevée représentée à la figure 1 permettant la mise en place de la bouteille, et une position abaissée dans laquelle la cloche-6 coiffe le robinet de la bouteille à contrôler. Cette cloche 6 est commandée en mouve ment par un vérin 7 à double effet, lui-mme relié à un circuit pneumatique équipé d'une source de fluide 8. Cette source de fluide est également commandée par le circuit de commande 5 dont elle reçoit un signal de commande SC1 pour l'un des mouvements et un signal de commande SC2 pour l'autre mouvement. Le vérin 7 peut également tre à simple effet avec rappel par un ressort. Outre sa commande mécanique de positionnement, la cloche 6 comporte un détecteur de position constitué par un doigt 61 coopérant avec un levier 91 d'un contacteur de présence 9 qui fournit un signal de détection SD1 au circuit de commande 5 pour indiquer la présence de la cloche 6 en position haute ou de manière négative en position basse. Lorsque la cloche 6 est positionnée au-dessus du robinet d'une bouteille, elle définit une enceinte de contrôle et de prélèvement ; cette enceinte est reliée par le branchement 62 et le raccord souple 63 à une conduite 10 d'une source de gaz de balayage S, par l'intermédiaire d'une vanne à tiroir 11 précédée d'un détendeur 12. Cette source S de gaz de balayage ou gaz propre, n'influençant pas les mesures de détection, est de préférence une source d'air comprimé et filtré. Suivant la position de la vanne à tiroir 11, la source S envoie du gaz de balayage à travers les conduites 10,62 dans l'enceinte 66 délimitée par la cloche 6. En sortie, outre les pertes inévitables et que l'on ne cherche d'ailleurs pas à éviter, entre le bord inférieur de la cloche 6 et le dessus de la bouteille à gaz, autour du robinet, le gaz de support et les éventuelles quantités de gaz de fuites qui s'y trouvent sont repris par une conduite 13 raccordée par une liaison souple 65 à un branchement 64 de la cloche 6. La conduite 13 est reliée à une installation de détection 14 ou détecteur comprenant une cellule 141 de mesure de gaz par absorption de lumière infrarouge. Cette cellule 141 est constituée par un tube avec à l'une des extrémités un émetteur infrarouge 143 et à l'autre un récepteur infrarouge 144. La quantité de lumière infrarouge absorbée est une mesure de la fuite possible. Le détecteur 14 comporte également un circuit électronique 142 alimentant notamment l'émetteur 143 et le récepteur 144 en signaux pour générer les faisceaux de lumière infrarouge. Ce circuit électronique 142 transmet le signal de détection SD2 au circuit de commande 5. Le gaz de balayage éventuellement chargé de gaz de fuites est transmis en sortie de la cloche 6 par le tuyau 13 et à travers une vanne à tiroir 14 au tuyau 15 dans le sens indiqué par la grande flèche. Le tuyau 15 débouche dans la cellule de détection infrarouge 141. La sortie de cette cellule 141 est reliée par une conduite 16 à la source de dépression 17 constituée ici par un venturi. La source de dépression 17 est elle-mme commandée par un circuit de commande 18 tel qu'une électrovanne recevant le signal SC3 du circuit de commande 5 pour fermer l'envoi du gaz d'entraînement sous pression, par exemple l'air d'une source S', au venturi 17 et arrter le fonctionnement de ce dernier. La conduite 13 est reliée au détecteur de fuites 14 par l'intermédiaire d'une conduite 15, ces deux conduites 14,15 étant elles-mmes reliées par une vanne à tiroir 19. Cette vanne à tiroir 19 est commandée par un actionneur tel qu'un électro-aimant 191 par le signal de commande SC5 fourni par le circuit de commande 5. Cette vanne à tiroir 19 peut occuper trois positions de commande. Dans une première position représentée à la figure 1, le secteur 192 relie la source S par le tube 13 à l'intérieur de l'enceinte 66 de la cloche 6 alors que pour le second secteur 193, correspondant au relevage d'un cran du tiroir de la vanne 19, les deux conduites 13 et 15 sont coupées et ne communiquent plus. Enfin, dans une dernière position correspondant au troisième secteur 192, celui situé en bas dans le dessin de la figure 1, on fait communiquer le tuyau 13 avec le tuyau 15 (en tenant compte du sens de circulation indiqué du fluide). Au début d'un cycle de contrôle on rince les différentes parties de l'installation pour éliminer toute trace de gaz de fuites éventuel. Pour cela et comme cela est représenté en partie à la figure 1, la source S débite dans les tuyaux 10,62 pour les rincer en passant par la vanne 11 commandée à l'ouverture (SC6) (signal appliqué à l'actionneur 111). Le gaz de rinçage arrive dans la cloche 6. De mme, le tuyau 13 est rincé à partir de la source d'air frais S et le tuyau 15 ainsi que la cellule 141 sont également rincés par le gaz de balayage fourni par la source S. La figure 2 montre la mme installation dans la deuxième étape du cycle de contrôle. A ce moment, une bouteille B se trouve placée à l'emplacement de contrôle 1. La cloche 6 est venue coiffer le robinet R et l'enceinte 66 plus ou moins étanche délimitée entre la cloche 6 et le dessus de la bouteille B reçoit un gaz de balayage fourni par la source S à travers la vanne 10 mise en communication (flèche de circulation du gaz). Le gaz sortant de l'enceinte 66 passe par le tuyau 13 à travers le distributeur 19, la conduite 15, pour alimenter le détecteur infrarouge 14 en passant à travers la cellule 141 du détecteur infrarouge 14. Ce prélèvement de gaz est assuré par la dépression générée par le venturi 17 lui-mme alimenté à partir de la source S'par l'intermédiaire de l'électrovanne 18 qui commande l'envoi de l'air dans le venturi 17. Cette opération se poursuit pendant un certain temps (relativement court). La cellule 141 fournit par l'intermédiaire de son circuit électronique 142, un signal de détection SD3 qui correspond à l'absence de fuites ou à une fuite importante (dans le cas d'une absence de fuites, le signal est nul, dans le cas d'une fuite importante ce signal, analogique, correspond à une tension élevée, par exemple à la tension maximale que fournit le circuit 142. En fonction de cela, le circuit de commande 5 envoie les différents signaux, en particulier le signal SC4 d'évacuation de la bouteille B jugée défectueuse. La figure 3 montre la fin de la détection permettant notamment de détecter rapidement une fuite très faible. En effet, le cas d'une fuite importante est extrmement rare étant donné les précautions prises en amont de cette installation de contrôle. Le but de l'installation de contrôle est de détecter rapidement les fuites très faibles. Pour cela et dans la troisième partie du cycle de fonctionnement, pendant que la cloche 6 se relève, la vanne à tiroir 19 se soulève et coupe la communication entre le tuyau 13 et le tuyau 15 (secteur 193). La partie de tuyau en amont de la cellule d'analyse 141 est ainsi fermée par l'électrovanne à tiroir 19. Cette fermeture combinée à l'aspiration créée par le venturi 17, engendre une dépression. Cette dépression s'établit dans tout le tuyau 15 et, en particulier, dans la cellule 141. On constate alors que la cellule à infrarouge 141 réagit mme à la présence de très faibles teneurs de gaz propane ou butane dans le gaz de balayage, teneurs qui peuvent correspondre à une fuite aussi faible qu'une fuite continue de 1 gramme de gaz par heure. Le signal de détection correspondant SD4 est transmis au circuit de commande 5 qui agit en conséquence sur l'aiguillage 4 pour orienter la bouteille B ainsi contrôlée vers le circuit de reconditionnement CR. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de détection de fuites d'une bouteille de gaz après son remplissage, la bouteille (B) ayant reçu une capsule mais son robinet (R) est ouvert, procédé selon lequel on coiffe le robinet (R) avec une cloche (6) dans laquelle on fait passer un gaz de balayage et on prélève en continu en échantillon de gaz de l'enceinte (66) de la cloche (6) et on le fait passer dans un analyseur à absorption par infrarouge (14), fournissant un signal lié à la présence de gaz de fuites dans le gaz de balayage, on compare (5) ce signal à un signal de référence et on identifie la bouteille (B) pour laquelle le signal dépasse le seuil, caractérisé en ce que on aspire l'échantillon de gaz de l'enceinte (66) de la cloche (6) en créant une dépression de courte durée (SC3,17, 18) dans le gaz traversant la cellule d'analyse (141) de l'analyseur à absorption par infrarouge (14) et on compare le signal de l'analyseur (14) au moment de cette brève dépres- sion à un signal de référence. 2 ) Installation de remplissage de bouteilles de gaz équipées d'un robinet et recevant après remplissage une capsule d'étanchéité que l'on vérifie en sortie de ligne de remplissage, le robinet étant ouvert, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, installation comprenant un poste de contrôle ayant : -un moyen de réception (10) de la bouteille (B), -une cloche (6) mobile munie d'un actionneur (7,8) pour descendre sur le dessus de la bouteille (B) et coiffer le robinet (R), -une source de gaz de balayage (S) pour alimenter la cloche (6) et le tuyau retient la cloche à un analyseur, -un analyseur (14) muni d'une cellule à infrarouge (141) dans laquelle on fait passer l'échantillon de gaz prélevé dans l'enceinte (66) de la cloche (6), -un moyen d'aspiration (17,18, S') pour aspirer l'échantillon de gaz de la cloche (6) à travers l'analyseur (14), -un circuit de commande (5) gérant le fonctionnement du poste de contrôle et notamment l'acceptation ou le rejet de la bouteille (B) contrôlée, caractérisée par -un moyen (19) générant, dans le flux de l'échantillon ga zeux, une brève dépression, au moins dans la cellule d'analyse à infrarouge (141) de l'analyseur (14). 3 ) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen générant une brève dépression est une vanne (19) équipant la conduite (13,15) reliant la cloche (6) à l'analyseur (14). 4 ) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la vanne (19) est un distributeur à tiroir (192,193,194). 5 ) Installation selon la revendication 2, caractérisée par une source de gaz (S) fournissant le gaz de rinçage de la conduite (13,15) reliant l'enceinte (66) de la cloche (6) à l'analyseur (14) ainsi que l'analyseur (14). 6 ) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la source de dépression aspirant le fluide est un venturi (17). 7 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée par un aiguillage en sortie (4), commandé par le poste de commande (5) pour évacuer (CR) les bouteilles (B) rejetées.