Brevet FR3068782A1 — publié le 20190111

Procédé de détection de fuite d'une pièce creuse et installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé Domaine de l'invention L'invention concerne la détection de fuites dans des pièces industrielles creuses dont l'étanchéité doit être contrôlée. Plus précisément, l'invention concerne la détection de telles fuites mettant en oeuvre un gaz traceur. L'invention trouve notamment son application dans le domaine de la fabrication de pièces destinées à l'industrie, telle que l'industrie automobile, en vue de la détection de fuites de diverses pièces dont le fonctionnement nécessite une parfaite étanchéité. Art antérieur Parmi les techniques de détection de fuites mettant en oeuvre un gaz traceur, certaines consistent à pressuriser l'intérieur de la pièce à tester avec un tel gaz et à la placer dans une chambre pour détecter les faibles quantités de gaz qui auraient fuit de la pièce vers cette chambre. D'autres techniques consistent au contraire à placer la pièce à tester dans un environnement riche en gaz traceur et à rechercher la présence de ce gaz à l'intérieur de la pièce à tester. Il est ainsi connu de détecter, notamment les très faibles fuites, en plaçant l'intérieur d'une pièce à tester sous un vide très poussé, puis à y détecter les molécules de gaz traceur ayant pu pénétrer dans la pièce. Ainsi, le brevet américain US5661229 décrit la détection dans un espace de mesure du passage d'hélium à travers une couche de verre de quartz conçue pour ne laisser passer que ce gaz. La demande de brevet W02017012904 décrit quant à elle un procédé de contrôle de l'étanchéité de produits scellés, utilisant aussi l'hélium comme gaz traceur, selon lequel la mesure de concentration en hélium est réalisée grâce à un spectromètre de masse. Un inconvénient de ces techniques est qu'elles nécessitent de créer un vide poussé, ce qui augmente leur coût de mise en oeuvre. Un tel vide poussé nécessite en effet l'utilisation d'un matériau coûteux et une maintenance importante. L'utilisation de spectromètres augmente aussi les coûts. 2 D'autres techniques, qui ne nécessitent pas la mise en oeuvre d'un vide poussé, consistent à pressuriser la pièce à tester de gaz traceur et à chercher la fuite à l'aide d'un détecteur de type « sniffeur ». De telles méthodes permettent en outre de localiser la fuite. Par contre, avec de telles techniques la pièce n'est pas testée globalement ce qui 5 laisse la possibilité de ne pas « sniffer » suffisamment près de la fuite et de ne pas la détecter. Parfois, le point de fuite est tout simplement inaccessible. D'autres techniques, qui ne nécessitent pas la mise en oeuvre d'un vide poussé, consistent à sceller la pièce à tester, à la placer dans une enceinte, à pressuriser la pièce et à laisser l'enceinte à la pression atmosphérique puis à attendre un temps suffisamment 10 long pour pouvoir ensuite y détecter la présence éventuelle d'un gaz traceur à l'aide d'un détecteur sensible à ce gaz. De telles techniques, dites par accumulation, présentent l'inconvénient d'être longues à mettre en oeuvre, ce qui peut se révéler incompatible avec les cadences de production des pièces à tester. 15 De plus, la concentration de gaz traceur après accumulation peut être trop faible pour pouvoir être détectée par les détecteurs disponibles sur le marché. Il existe donc un besoin alternatif aux procédés de détection de fuite de l'art antérieur pour diminuer leur coût de mise en oeuvre tout en réduisant le temps de détection et en autorisant la détection de très petites fuites. 20 Objectifs de l'invention L'invention a pour objectif de proposer un procédé de détection de fuite palliant au moins certains des inconvénients de l'art antérieur cité ci-dessus. Notamment, un objectif de la présente invention est de décrire un tel procédé ne nécessitant pas la mise en oeuvre d'un vide poussé. 25 Un autre objectif de la présente invention est de proposer un procédé nécessitant un temps de détection de gaz traceur moins long. Encore un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé permettant de détecter des fuites plus petites pour un même détecteur de gaz traceur du commerce. Exposé de l'invention 30 Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui concerne un procédé de détection de fuite d'une pièce creuse comprenant 3 les étapes consistant à sceller ladite pièce creuse, à créer une différence de pressions Pl_ et P2 entre l'intérieur de ladite pièce creuse et un compartiment ou une enceinte, à injecter un gaz traceur dans la chambre d'injection formée par l'intérieur de l'un parmi la pièce creuse et ledit compartiment ou ladite enceinte, à attendre un temps 5 d'accumulation T puis à effectuer une étape de concentration consistant à prélever au moins en partie le contenu d'une chambre de contrôle formée par l'intérieur de l'autre parmi ladite pièce creuse et ledit compartiment ou ladite enceinte où n'a pas été injecté de gaz traceur de façon à concentrer dans un volume de prélèvement le gaz traceur que ledit contenu de la chambre de contrôle contient éventuellement, puis à rechercher la 10 présence de gaz traceur dans ledit volume de prélèvement. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le prélèvement est réalisé au moyen d'une première sous-étape de détente du contenu de la chambre de contrôle afin d'alimenter une chambre de concentration avec un volume de prélèvement, suivie d'une seconde sous-étape de re-compression du volume de prélèvement afin d'en 15 assurer la concentration avant l'étape de recherche de la présence de gaz traceur dans ledit volume de prélèvement. Avantageusement, selon un premier principe de réalisation, l'étape de recherche de gaz traceur s'effectue dans une chambre de détection située en aval de la chambre de concentration, le circuit de communication de la chambre de concentration avec la 20 chambre de détection comprenant une restriction. Selon un second principe de réalisation, le circuit de communication de la chambre de concentration avec la chambre de détection comprend une unité de filtration membranaire. Selon ce second principe de réalisation, l'invention propose donc d'accumuler 25 pendant un temps T le gaz traceur ayant pu fuiter de ou dans la pièce à tester puis de le concentrer par filtration membranaire avant de le rechercher grâce à un détecteur approprié. Une telle étape de concentration, que ce soit dans le cadre du premier ou du second principes de réalisation, permet de détecter des fuites très petites. En effet, la 30 détection du gaz traceur est, selon l'invention, effectuée non pas sur un contenu brut mais sur un contenu concentré. En cas de fuite très petite et en l'absence de vide très 4 poussé dans le compartiment adjacent, la quantité de gaz traceur fuyant est infime et, à défaut d'une telle concentration, possiblement indétectable à moins de faire appel à des détecteurs complexes et coûteux tels que des spectromètres. Un tel résultat est de plus obtenu sans qu'il soit besoin de mettre en oeuvre un vide poussé impliquant l'utilisation 5 de matériel complexe et coûteux pour l'obtention et la maintenance de celui-ci. L'invention propose ainsi une alternative très intéressante aux procédés de détection de fuite de l'art antérieur. Ce procédé pourra être mis en oeuvre selon au moins deux variantes préférentielles. 10 Ces deux variantes sont décrites ci-après en relation avec le second principe de réalisation (utilisation d'une membrane de filtration), mais elles sont tout autant utilisable mutatis mutandis selon le premier principe de réalisation (sans membrane). Ainsi, selon une première variante, la pièce creuse à tester présentera un compartiment A et un compartiment B adjacent au compartiment A. Le procédé selon 15 l'invention comprendra alors les étapes consistant à mettre sous pression Pl_ d'un gaz traceur l'intérieur de l'une parmi ledit compartiment A et ledit compartiment adjacent B après l'avoir scellé, à mettre sous pression P2 REVENDICATIONS1. Procédé de détection de fuite d'une pièce creuse (1, 31) comprenant les étapes consistant à sceller ladite pièce creuse (1, 31), à créer une différence de pressions P1 et P2 entre l'intérieur de ladite pièce creuse (1, 31) et un compartiment adjacent ou une enceinte (2, 32), à injecter un gaz traceur dans la chambre d'injection formée par l'intérieur de l'un parmi la pièce creuse et ledit compartiment ou ladite enceinte, à attendre un temps d'accumulation T puis à effectuer une étape de concentration consistant à prélever au moins une partie du contenu de la chambre de contrôle formée par l'intérieur de l'autre parmi ladite pièce creuse ou ledit compartiment ou ladite enceinte où n'a pas été injecté de gaz traceur de façon à concentrer dans un volume de prélèvement le gaz traceur que ledit contenu de la chambre de contrôle contient éventuellement, puis à rechercher la présence de gaz traceur dans ledit volume de prélèvement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prélèvement est réalisé au moyen d'une première sous-étape de détente du contenu de la chambre de contrôle afin d'alimenter une chambre de concentration avec un volume de prélèvement, suivie d'une seconde sous-étape de re-compression du volume de prélèvement afin d'en assurer la concentration avant l'étape de recherche de la présence de gaz traceur dans ledit volume de prélèvement. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de recherche de gaz traceur s'effectue dans une chambre de détection située en aval de la chambre de concentration, le circuit de communication de la chambre de concentration avec la chambre de détection comprenant une restriction (49). 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de recherche de gaz traceur s'effectue dans une chambre de détection située en aval de la chambre de concentration, le circuit de communication de la chambre de 15 concentration avec la chambre de détection comprenant une unité de filtration membranaire (6, 7)). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ladite pièce 5 creuse présentant un compartiment A et un compartiment B adjacent audit compartiment A, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à mettre sous pression P1 d'un gaz traceur l'intérieur de l'un parmi ledit compartiment A et ledit compartiment adjacent B après l'avoir scellé, à mettre sous pression P2 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à placer ladite pièce creuse, préalablement scellée, dans un compartiment formant enceinte, à mettre sous pression P1 d'un gaz traceur l'intérieur de l'une parmi ladite pièce creuse et ladite enceinte, à 20 mettre sous pression P2 7. Procédé selon la revendication 6 comprenant les étapes successives consistant à placer ladite pièce creuse dans un compartiment formant enceinte, à mettre sous pression P1 dudit gaz traceur l'intérieur de ladite pièce creuse, à mettre sous 30 pression P2 8. Procédé selon la revendication 6 comprenant les étapes successives consistant 5 à placer ladite pièce creuse dans un compartiment formant enceinte, à mettre sous pression P1 dudit gaz traceur l'intérieur de ladite enceinte, à mettre sous pression P2 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit gaz traceur est choisi dans le groupe constitué par l'hélium et un mélange d'hélium ou d'hydrogène dans l'air ou l'azote. 15 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que ladite pression P1 est comprise entre 1 bar et 40 bar. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 caractérisé en ce que 20 ledit autre gaz est de l'air. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que la dite pression P2 est inférieure ou égale à la pression atmosphérique. 25 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que le temps T est compris entre 30 secondes et 30 minutes. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 13 en ce que le gaz contenant éventuellement du gaz traceur est aspiré par détente de joule et 30 comprimé sur la membrane. 17 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 14 caractérisé en ce que l'étape de concentration est effectuée par enrichissement sur une membrane (6, 7). 5 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 15 caractérisé en ce que l'étape d'enrichissement est effectuée sur au moins deux membranes (6, 7) montées en cascade. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 16 caractérisé en ce que 10 lesdites membranes (6, 7) sont choisies parmi les membranes polymériques et les membranes à base de silice microporeuse. 18. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, comprenant : 15 - une chambre d'injection formée par l'intérieur de l'un parmi ladite pièce creuse (31) net ledit compartiment ou ladite enceinte (32), - une chambre de contrôle formée par l'intérieur de l'autre parmi ladite pièce creuse (31) et ledit compartiment ou ladite enceinte (32) où n'a pas été injecté de gaz traceur, 20 - des moyens de mise en pression (5) de l'intérieur de ladite chambre d'injection et d'injection (3) d'un gaz traceur dans ladite chambre d'injection, caractérisée en ce qu'elle comprend : - une chambre de concentration, - des moyens de prélèvement d'un volume de prélèvement constitué de tout ou 25 partie du contenu de ladite chambre de contrôle, depuis ladite chambre de contrôle vers ladite chambre de concentration, - des moyens de concentration, dans ladite chambre de concentration, dudit volume de prélèvement ; - des moyens de transfert dudit volume de prélèvement depuis la chambre de 30 concentration vers une chambre de détection comprenant des moyens de détection de gaz traceur (50) dans ledit volume de prélèvement concentré. 18 19. Installation selon la revendication 18 caractérisée en ce que les moyens de prélèvement et de concentration sont constitués par une unité de pompe pneumatique (38, 39). 5 20. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 et 19 caractérisée en ce que lesdits moyens de transfert dudit volume de prélèvement sont constitués par un circuit d'acheminement comprenant des moyens de restriction appartenant au groupe comprenant des moyens de restriction sélective (6, 7) et non sélective (49), lesdits moyens de détection (50) dudit gaz traceur étant situés en aval 10 desdits moyens de restriction (6, 7; 49). 21. Installation selon la revendication 20 caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte (32) destinée à accueillir ladite pièce creuse. 15 22. Installation selon la revendication 20 caractérisée en ce que lesdits moyens de restriction sélective (6, 7) sont constitués d'une unité de filtration membranaire incluant au moins une membrane.