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CA 02394961 2002-06-14
WO 01/44773 PCT/FR00/03481
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DISPOSITIF DE TEST D'ETANCHEITE D'UNE ENCEINTE
La présente invention concerne, d'une façon
générale, le domaine des dispositifs de test d'étanchéité
d'une enceinte.
Les tests d'étanchéité sont en général réalisés à
l'aide de détecteurs de suite fonctionnant soit par
pompage direct, soit par reniflage.
Le test est aisé à réaliser lorsqu'il s'agit de
vérifier l'étanchéité d'une enceinte fermée ou lorsqu'il
porte sur des pièces de petites dimensions.
Par centre des problèmes apparaissent lorsqu'il
faut tester l'étanchéité d'un composant avec soudure
circulaire effectuée sur un tube de grande longueur, et
1~ lorsqu'au surplus la conformation de l'environnement en
limite l'accessibilité. L'accès à l'intérieur du tube est
alors impossible et il faut envisager un test par
reniflage depuis l'extérieur, mais la limite de sensibi-
lité de cette technique est de l' ordre de 10-' [mbar. e. s-1]
et nécessite d'extrêmes précautions pour sa mise en ouvre.
D'après 1e document US 2 766 614, on connaît un
dispositif de test d'étanchéité d'une enceinte, conformé
en un collier ouvrable propre, en position fonctionnelle,
à enserrer de façon étanche tout ou partie de l'enceinte
pour définir, autour de cette dernière, une chambre de
reniflage.
Toutefois, bien que dans son principe fonctionnel
un tel dispositif soit apte à donner satisfaction, sa
réalisation, telle que proposée dans ce document, se
présente sous forme d'une bande souple enroulable en
collier avec verrouillage étanche de ses extrémités autour
de l'enceinte à l'aide de lanières . une telle réalisation
ne procure pas des conditions propres à l'obtention d'une
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sensibilité supérieure à celles connues jusqu'à présent
par d'autres moyens, et sa réalisation pratique est
fragile et ne semble pas susceptible d'autoriser un emploi
intensif dans des conditions industrielles.
L'invention a pour but de proposer un dispositif
de test â'étanchéité qui, reprenant la même conception de
base, soit beaucoup plus résistant sur le plan mécanique,
procure des conditions d'étanchéité de qualité accrue et
conduise à une sensibilité sensiblement améliorée, tout en
étant apte à satisfaire aux exigences d'une utilisation
industrielle intensive.
A ces fins, l'invention propose un âisnositif de
test d'étanchéité d'une enceinte, conformé en un collier
ouvrable propre, en position fonctionnelle, à enserrer de
1~ façon étanche tout ou partie de l'enceinte pour définir,
autour de cette dernière, une chambre de reniflage, lequel
dispositif, étant agencé conformément à l'invention, se
caractérise en ce qu'il comprend .
une armature porteuse rigide constituée en plusieurs
tronçons mutuellement articulés pour autoriser
l'ouverture du collier lors de sa mise en place sur
l'enceinte ou de son retrait, ladite armature étant
conformée en forme de gouttière ayant en section
transversale la forme générale d'un U ouvert
radialement vers l'intérieur,
et
- un manteau en matériau relativement souple supporté
par ladite armature et conformé, au niveau des bords
de la gouttière formée par l'armature, en lèvres
d'étanchéité déformables propres à s'appliquer de
façon étanche sur la surface de l'enceinte.
Avantageusement, l'armature rigide porteuse est
métallique, notamment en alliage d'aluminium.
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Dans un exemple de réalisation pratique,
l'armature rigide porteuse est constituée en quatre
tronçons réunis les uns à la suite des autres par trois
articulations mutuellement décalées d'environ 90°.
En cours de test le pompage à l'intérieur de la
chambre contribue à plaquer l'armature autour de
l'enceinte et donc à maintenir le dispositif en position
fonctionnelle autour àe l'enceinte ; il est toutefois
préférable de prévoir des moyens de verrouillage pour
maintenir le collier en position de fermeture étanche
autour de l'enceinte à tester, ne serait-ce que pour
maintenir le âispositif en place avant la mise en marche
âes moyens de pompage.
Pour que les lèvres d'étanchéité présentent la
l~ relative souplesse nécessaire pour s'appliquer àe façon
étanche sur l'enceinte tout en conservant une dureté
relative nécessaire pour empêcher une fatigue excessive,
et empêcher au bout du compte une rupture de ces lèvres
lorsqu'un vide très poussé est établi, le matériau
relativement souple constitutif du manteau doit posséder
une dureté Shore d'environ 40.
Dans un exemple de réalisation pratique,
intéressant en raison de sa simplicité de réalisation et
de la facilité avec laquelle est assurée l'étanchéité
malgré la présence d'articulation, le manteau est
constitué en un matériau plastique qui surmoule, extérieu-
rement, l'armature rigide.
De même pour être assuré de l'obtention d'une
étanchéité suffisante même en présence d'un viàe très
poussé, on prévoit que les lèvres d'étanchéité fassent
saillie au-delà des bords respectifs de la gouttière
rigide et sont épanouies pour définir une face relative-
ment large d'appui sur la surface de l'enceinte.
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Le dispositif conforme à l'invention tel qu'il
vient d'être décrit permet de détecter âes fuites à la
limite de sensibilité du détecteur (de l'ordre de 10-9 ou
10-1° [mbar. ~'. s-1] ) . Cette performance remarauabl e est due
notamment à la propriété d'autoétanchéité procurée par une
adhérence âes lèvres souples du manteau d'étanchéité sur
l'enceinte (par exemple sur la périphérie du tube) en
proportion de l'importance du vide créé par le pompage, et
cela quels que soient les défauts de surface de
l'enceinte.
En raison de sa structure monoblo c et rigide, ce
dispositif est la seule pièce à manipuler et, par
ailleurs, il est manipulable par un seul opérateur ; il
peut être mis en place rapiâement en rai son de sen ouver-
1~ ture aisée et largement supérieure à la dimension de la
chambre, notamment au diamètre d'un tube, et cette faculté
d'ouverture alliée à sa compacité le rendent facilement
installable dans des zones d'accès difficile (enchevêtre-
ment de tubes, installations fréquemment modifiées, ...).
Aucun joint n'est rapporté . i~ n'existe donc
aucun risque de pincement de joint, ce qui, là encore,
simplifie les conditions de montage et àe mise en ouvre
fonctionnelle àu dispositif.
Le faible volume de la chambre entraîne une mise
sous vide rapide et la mesure du taux de fuite est presque
immédiate.
De plus, l'architecture même du dispositif
autorise son montage sur des enceintes de formes très
diverses, et en particulier sur des tubes quelle que soit
la longueur de ceux-ci et quel qu'en soit le diamètre, y
compris dans le cas où le montage s'effectue à cheval sur
un raccord de tubes de diamètres différents.
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Au bout du compte, le temps d'intervention pour le
test d'étanchéité est notablement réduit et les résultats
obtenus sont plus fiables que par une méthoàe de reniflage
classique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description détaillée qui suit d'un mode àe réalisation
préféré donné uniquement à titre d'exemple non limitatif.
Dans cette description on se réfère au dessin annexé sur
lequel .
- la figure 1 est une vue de côté, en coupe
diamétrale, d'un dispositif de test conforme à l'invention
montré en position de montage ; et
- la figure 2 est une vue en bout, avec
arrachement partiel, du dispositif de la figure 1.
1~ En se reportant aux figures 1 et 2, le àispositif
de test d'étanchéité, désigné dans son ensemble par la
référence numérique 1, présente la forme générale d'un
collier propre, dans la position de montage qui est
illustrée, à enserrer de façon étanche tout ou partie
d'une enceinte 2 pour définir, autour de celle-ci, une
chambre de reniflaQe 3.
Dans l'exemple illustré, l'enceinte 2 est
constituée par un tronçon tubulaire formé des extrémités
de deux tubes adjacents 4a, 4b qui sont réunies (par
exemple par soudure, ou par tout autre moyen) de façon
étanche. Dans le cas précisément représenté, les deux
tubes 4a, 4b possèdent des diamètres àifférents et sont de
contour circulaire.
Le dispositif de test 1 est constitué par la
réunion d'une armature porteuse rigide S et d'un manteau
étanche 6 supporté par celle-ci.
L'armature porteuse rigide 5 est constituée par
une structure métallique 10 en forme générale de gouttière
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annulaire (en position de montage) ayant une section
transversale en forme générale de U ouvert radialement
vers l'intérieur. Cette structure en gouttière annulaire
possède un fond 7 bordé latéralement par deux ailes 8
en retour et inclinées. Une bride 9 est prévue sur cette
structure pour autoriser le raccordement d'une machine de
pompage.
Comme on le voit mieux à la figure 2, la structure
métallique en gouttière annulaire 10 est formée par la
10 réunion de plusieurs tronçons 10a, 10b, ... disposés les
uns à la suite des autres et mutuellement articulés en
rotation par des articulations 11, ce qui autorise
l'ouverture du collier lors de la mise en place sur
l'enceinte 2 ou de son retrait.
1~ Dans l'exemple représenté à la figure 2, la
structure métallique en gouttière annulaire 10 est consti-
tuée de quatre tronçons 10a à 10d réunis par trois articu-
lations 111 à 113 qui sont disposées avec des décalages
anguïaires mutuels d'environ 90°. L'n tel agencement semble
devoir couvrir une grande amplitude de besoins. Toutefois,
d'autres agencements sont tout aussi bien envisageables,
avec âes décalages angulaires différents des articulations
11 et/ou avec un nombre supérieur de tronçons 10 de façon
à faciliter le montage sur des enceintes de forme
spécifique et/ou sur des tubes de très gros diamètre.
L'armature porteuse ainsi constituée est rigide
(matériau métallique, notamment alliage d'aluminium,
polymère, composite).
Pour permettre un blocage du dispositif autour de
l'enceinte 2 lors de son montage, alors que le vide n'a
pas encore été réalisé dans la chambre de reniflage 3, on
prévoit d'équiper l'armature 5 avec des moyens de
verrouillage 12 propres à réunir l'une contre l'autre les
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deux extrémités libres de la structure en gouttière
annulaire 10 et à serrer cette structure autour de
l'enceinte. Lesdits moyens de verrouillage 12 peuvent par
exemple être du type comportant un crochet 13 monté sur un
des tronçons (10a) et une boucle 14 montée à rotation sur
un levier basculant 15 fixé sur le tronçon (10d) en
r ecrar d .
Le manteau 6 est constitué en un matériau relati-
vement souple supporté par l'armature 5 précitée (par
exemple l'armature est surmoulée par le matériau du
manteau). Ce manteau s'étend de façon continue sur toute
la longueur de l'armature et s'étend latéralement sur les
ail es 8 . Au niveau des bords libres curvilignes des ailes
8 (bords de la gouttière), le matériau est conformé en
1~ lèvres d'étanchéité 16, déformables et propres à
s'appliquer de façon étanche sur la surface de l'enceinte.
La dureté du matériau constitutif du manteau doit
être choisie avec soin, car c'est d'elle essentiellement
que dépendent la perfection de l'étanchéité et les
performances du dispositif. Si le matériau est trop
souple, les lèvres risquent d'être trop sollicitées en
déformation sous l'action du vide élevé réalisé dans la
chambre de reniflage, et à la longue une telle fatigue
risque de conduire à la rupture. Inversement, une dureté
2~ trop élevée empêcherait les lèvres d'avoir la souplesse
nécessaire pour s'appliquer parfaitement sur la surface de
l'enceinte, et épousant les moindres variations de celle-
ci. Pour concilier autant qu'il est possible ces impéra-
tifs contradictoires, il semble que le matériau
constitutif du manteau doive posséder une dureté Shore
d'environ 40.
Le manteau peut être constitué en tout matériau
approprié, notamment en un matériau plastique. De bons
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résultats ont été obtenus avec du polyuréthane, du
silicone et du polyprène, mais d'autres peuvent tout aussi
bien convenir. Une contrainte est que le matériau ne doit
pas créer, en présence du vide, de dégazage immédiat qui
viendrait perturber les résultats du test de f~,~ite.
On notera également que, comme visible à la figure
2, le manteau 6 recouvre en 17 les bouts affrontés des
deux tronçons extrêmes 10a et lOd de l'armature J de
manière à assurer l'étanchéité de leur réunion.
Un dispositif agencé conformément à l'inventior_ se
révèle particulièrement intéressant en raison de la
simplicité de son agencement et de sa manipulation. En
outre, bien que le manteau scit soliâaire de l'armature,
il peut toutefois être détaché (démoulé) de celle-ci
l~ lorsque r_écessaire (matériau endommagé, absorption de gaz
traceur conduisant à une perturbation des mesures, ...).
L'armature peut alors être conservée et surmoulée à
nouveau, ce qui réduit sensibïement le coût d'exploitation
du dispositif.
Les essais effectués avec ce dispositif ont montré
qu'il était propre à mesurer des taux de fuite dans la
gamme de 10-9 [mbar.~.s-1], avec une mise en ouvre rapide
et simple.
Un tel dispositif a été plus particulièrement
2~ conçu pour la vérification de l'étanchéité des lignes de
jonction entre aimants dans le collisionneur LHC du CER.w.
Mais son champ d'application est beaucoup plus
large, et il peut trouver une utilisation dans des
domaines très divers.
En effet, ce dispositif doit permettre de tester
l'étanchéité de toute installation servant au transport de
fluides dangereux ou de grande propreté (liquides ou gaz)
avant la mise en service. Les installations de laboratoire
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et de production médicales, chimiques, pharmaceutiques,
agro-alimentaires, électroniques, cryogéniques ainsi que
la pétrochimie et le domaine spatial nécessitent des
installations de tubulures qui doivent garantir une
étanchéité de bon niveau. Un test d'étanchéité fait par
une méthode classique nécessite un long temps de prépara-
tion. Le temps gagné par mise en ouvre du dispositif de
l'invention, par rapport à un test classique, est de
l' ordre àe 1 à 3 heures suivant les applications, et ceci
uniquement en cas d' absence de fuites . Dans le cas où une
fuite existe, il est souvent très difficile de la
localiser quand un ensemble de tubes est contrôlé ; on
réalise des systèmes de pochettes d'isolation de chaque
liaison, puis on envoie le gaz traceur à l'intérieur de
1~ celles-ci afin de déterminer d'où provient la fuite. La
fiabilité d'un tel procédé est limitée par l'étanchéité
des pochettes elles-mêmes (en général 10-' [mbar.l'. s-1] )
qui peuvent laisser sortir le gaz et venir polluer les
autres liaisons. I1 faut alors soigner l'isolation de
chaque jonction et ie temps d'intervention devient très
important (de quelques heures à quelques jours).
Le dispositif de l'invention supprime ces manipu
lations puisqu'il permet d'isoler de manière fiable chaque
liaison et garantit une localisation immédiate de la fuite
éventuelle.
On peut également envisager des réparations tempo-
raires de fuites avec ce dispositif. Par exemple, si une
fuite survient dans un accélérateur de particules en fonc-
tionnement, il n'existe pas de moyens de réparer celle-ci
sans arrêter la machine, ce qui est souvent lourd de
conséquences. Le dispositif de l'invention permet dans ce
cas une réparation temporaire . il suffit en effet de
placer le dispositif autour de la fuite et de pomper dans
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1a coquille de manière dynamique ou en refermant la vanne
d'entrée (vide statique? pour maintenir temporairement le
vide à un niveau acceptable en attendant un arrêt
programmé de l'accélérateur pour la réparation définitive.
