Titre : Sonde de reniflage et détecteur de fuites

La présente invention concerne une sonde de reniflage pour détecteur de fuites pour le contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester par gaz traceur. La présente invention concerne également un détecteur de fuites.

Une méthode connue pour contrôler l’étanchéité d’un objet consiste à réaliser un test dit « de reniflage » de gaz traceur. On recherche à l’aide d’un détecteur de fuites relié à une sonde de reniflage la présence éventuelle du gaz traceur autour d’un objet à tester rempli avec un gaz traceur généralement pressurisé. Cette méthode fait appel à la détection du passage du gaz traceur à travers les éventuelles fuites de l’objet à tester. La recherche de fuites est réalisée en déplaçant l’extrémité de la sonde de reniflage autour de l’objet à tester, notamment au niveau des zones susceptibles de présenter des faiblesses d’étanchéité, comme par exemple autour des joints d’étanchéité.

Un des enjeux important pour la sonde de reniflage est de pouvoir résister aux poussières. En effet, au cours de la recherche, la sonde est constamment traversée par le flux d’air environnant et cette atmosphère peut être polluée par des particules ou poussières.

Pour éviter de boucher la sonde de reniflage ou la canalisation la reliant au détecteur, un filtre est généralement monté dans l’embout de la sonde, en série et en amont d’une restriction d’extrémité destinée à limiter le flux de gaz aspiré. Plusieurs filtres de tailles décroissantes sont parfois utilisés en série, tels qu’un filtre en métal fritté pour un filtrage grossier, monté en amont d’un filtre fin par exemple en fibres de feutre.

On constate cependant dans les environnements de forte concentration de poussières ou particules, un encrassement assez rapide du filtre en utilisation, nécessitant une intervention de maintenance relativement fréquente sur la sonde de reniflage.

Un but de la présente invention est de proposer une sonde de reniflage améliorée résolvant au moins partiellement au moins un inconvénient précité de l’état de la technique.

A cet effet, l’invention a pour objet une sonde de reniflage pour détecteur de fuites pour le contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester par gaz traceur, la sonde de reniflage comportant un embout comprenant un orifice d’entrée et un orifice de sortie, caractérisée en ce que l’embout comporte :

une cavité de retenue ayant une ouverture située face à l’orifice d’entrée, une chambre communiquant avec l’orifice de sortie, la chambre pouvant comporter une cavité filtrante configurée pour recevoir un filtre pour filtrer les gaz pompés traversant la chambre,

au moins un orifice latéral ménagé dans une paroi latérale de la cavité de retenue pour mettre en communication la cavité de retenue avec la chambre.

Le au moins un orifice latéral ménagé dans une paroi latérale de la cavité de retenue permet de dévier le flux de gaz pompé arrivant dans l’axe de l’orifice d’entrée, devant la cavité de retenue. Cette brusque déviation du flux de gaz a du mal à être suivie par les particules ou poussières, notamment par les plus lourdes, qui ont tendance à continuer leur chemin tout droit dans la cavité de retenue. Il est donc plus difficile pour les particules ou poussières lourdes de pénétrer dans la chambre située en aval. Les particules peuvent, tout au moins, ressortir de la cavité de retenue lorsque l’utilisateur retourne et tapote sur la sonde. Il peut même être possible d’envisager de ne pas utiliser de filtre.

La sonde de reniflage peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prise seule ou en combinaison.

Selon un exemple de réalisation, l’embout comporte au moins un canal reliant un orifice latéral de la cavité de retenue à la chambre pour le passage des gaz pompés.

Selon un exemple de réalisation, la sonde de reniflage comporte un conduit d’entrée interposé entre l’orifice d’entrée et la cavité de retenue, la cavité de retenue étant plus large que le conduit d’entrée. Cet élargissement de la dimension de passage des gaz provoque un ralentissement des gaz pompés, accélérés par le conduit d’entrée. Ce ralentissement favorise l’entrainement des particules ou poussières dans la cavité de retenue.

Selon un exemple de réalisation, le au moins un orifice latéral est formé dans un épaulement de la cavité de retenue situé entre le conduit d’entrée de la sonde de reniflage et un fond de la cavité de retenue. L’orifice latéral est ainsi déporté hors du champ du conduit d’entrée, ce qui favorise la protection du au moins un orifice latéral des particules ou poussières.

Selon un exemple de réalisation, la cavité de retenue et la chambre présentent des parois latérales de forme générale cylindrique dont les axes sont confondus. Selon un exemple de réalisation, le au moins un orifice latéral est ménagé du côté de l’ouverture de la cavité de retenue. Cela permet d’optimiser la capacité de stockage de la cavité de retenue.

Selon un exemple de réalisation, la sonde de reniflage comporte entre deux et huit orifices latéraux régulièrement répartis sur la paroi latérale de la cavité de retenue.

Selon un exemple de réalisation, la cavité de retenue comporte des dents de retenue orientées vers un fond de la cavité de retenue pour retenir les poussières ou particules.

Selon un exemple de réalisation, l’embout est réalisé par fabrication additive. La réalisation par fabrication additive de l’embout offre plusieurs possibilités de réalisation de la géométrie de l’embout, pour des coûts équivalents.

Selon un exemple de réalisation, la sonde de reniflage comporte un filtre reçu dans la cavité filtrante de la chambre pour filtrer les gaz pompés traversant la chambre.

Selon un exemple de réalisation, la cavité filtrante est configurée pour accueillir le filtre en laissant une paroi circonférentielle du filtre dégagée pour le filtrage des gaz pompés. On profite ainsi de la circonférence du filtre pour filtrer les gaz pompés, ce qui permet d’obtenir une durée de vie plus importante du filtre. On peut constater, en fonction des environnements d’utilisation, une augmentation d’un facteur cinq de la durée de vie du filtre.

Le filtre présente par exemple une paroi circonférentielle cylindrique et une tête conique.

Selon un exemple de réalisation, la chambre présente une cavité conique configurée pour former une butée pour une tête complémentaire du filtre.

Selon un autre exemple de réalisation, le filtre remplit la section transversale de la cavité filtrante de la chambre.

Un autre objet de la présente invention est une sonde de reniflage pour détecteur de fuites, pour le contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester par gaz traceur, la sonde de reniflage comportant un embout comprenant :

un orifice d’entrée et un orifice de sortie,

une chambre communiquant avec l’orifice de sortie et l’orifice d’entrée, et un filtre reçu dans une cavité filtrante de la chambre pour filtrer les gaz pompés traversant la chambre, caractérisée en ce que la cavité filtrante est configurée pour accueillir le filtre en laissant une paroi circonférentielle du filtre dégagée pour le filtrage des gaz pompés.

On profite ainsi de la circonférence du filtre pour filtrer des gaz pompés, ce qui permet d’obtenir une durée de vie plus importante du filtre. On peut constater, en fonction des environnements d’utilisation, une augmentation d’un facteur cinq de la durée de vie du filtre.

Le filtre présente par exemple une paroi circonférentielle cylindrique et une tête conique.

La cavité filtrante de la chambre peut être ouverte sur l’orifice d’entrée de manière à mettre une extrémité du filtre en communication directe avec l’orifice d’entrée.

Selon un autre exemple, la chambre présente une cavité conique configurée pour former une butée pour la tête complémentaire du filtre et l’orifice d’entrée communique avec la cavité filtrante de la chambre par au moins un canal latéral.

L’embout peut être réalisé par fabrication additive.

L’invention a aussi pour objet un détecteur de fuites comportant une unité de base comprenant un dispositif de pompage et au moins un analyseur de gaz caractérisé en ce qu’il comporte une sonde de reniflage telle que décrite précédemment reliée à l’unité de base.

Présentation des dessins

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l’invention, mais nullement limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :

[Fig. 1] est une représentation schématique d’un exemple de détecteur de fuites.

[Fig. 2] montre une vue en partie en coupe et en partie en perspective d’une extrémité de la sonde de reniflage selon un premier exemple de réalisation.

[Fig. 3] montre une vue en coupe longitudinale de l’extrémité de la sonde de reniflage de la Figure 2.

[Fig. 4] montre une vue en perspective et en transparence d’un embout de la sonde de reniflage de la figure 2.

[Fig. 5] montre une vue de côté et en transparence de l’embout de la figure

4. [Fig. 6] montre une vue similaire à la figure 5 pour une variante de réalisation de l’embout.

[Fig. 7] montre une vue similaire à la figure 5 pour une autre variante de réalisation de l’embout.

[Fig. 8] montre une vue en coupe longitudinale d’une extrémité d’une sonde de reniflage selon un deuxième exemple de réalisation.

[Fig. 9] montre une vue similaire à la figure 8 pour une variante de réalisation d’un embout de la sonde de reniflage.

[Fig.10] montre une vue en coupe de l’embout de la figure 9.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.

On entend par « en amont », un élément qui est placé avant un autre par rapport au sens de circulation du gaz. A contrario, on entend par « en aval », un élément placé après un autre par rapport au sens de circulation du gaz à pomper.

La figure 1 représente un exemple de détecteur de fuites 1 pour le contrôle de l’étanchéité d’un objet à tester par gaz traceur.

Le détecteur de fuites 1 comporte une unité de base 2 et une sonde de reniflage 3 ; 30 reliée à l’entrée 4 de l’unité de base 2, par exemple par un tuyau flexible 5.

Selon un exemple de réalisation, l’unité de base 2 comporte un dispositif de pompage 6 et au moins un analyseur de gaz 7.

Selon un exemple de réalisation, le dispositif de pompage 6 comporte une pompe à vide turbomoléculaire 8 et une pompe à vide primaire 9 raccordée au refoulement de la pompe à vide turbomoléculaire 8 par une première canalisation 10 munie d’une première vanne d’isolation 10a.

L’entrée 4 de l’unité de base 2 communique avec une entrée de la pompe à vide turbomoléculaire 8. Il y a par exemple plusieurs entrées disponibles sur la pompe à vide turbomoléculaire 8, chacune munie d’une vanne de prélèvement 11a, 11 b, les entrées étant raccordées à des étages intermédiaires distincts de la pompe à vide turbomoléculaire 8 de manière à pouvoir adapter le flux de prélèvement au niveau du taux de fuites.

La au moins une vanne de prélèvement 11a, 11 b est raccordée sur une dérivation d’une deuxième canalisation 12 agencée entre l’entrée 4 de l’unité de base 2 et l’aspiration de la pompe à vide primaire 9. Une deuxième vanne d’isolation 12a est raccordée sur la deuxième canalisation 12 entre d’une part, une branche raccordée à la au moins une vanne de prélèvement 11a, 11b et à l’entrée 4 et d’autre part, une branche raccordée à l’aspiration de la pompe à vide primaire 9 et à la première vanne d’isolation 10a.

L’analyseur de gaz 7 est par exemple un spectromètre de masse. Il est relié à une entrée de la pompe à vide turbomoléculaire 8, par exemple à son aspiration ou à un étage turbomoléculaire de la pompe 8.

La sonde de reniflage 3 ; 30 est reliée à l’entrée 4 de l’unité de base 2 du détecteur de fuites 1 pour contrôler l’étanchéité d’un objet à tester par déplacement autour d’un objet à tester dont l’atmosphère interne contient du gaz traceur.

En fonctionnement, le gaz à pression atmosphérique environnant l’objet à tester est aspiré à travers la sonde de reniflage 3 ; 30. Une partie des gaz à analyser, contenant éventuellement le gaz traceur révélateur d’une fuite, est échantillonnée par l’analyseur de gaz 7.

Mieux visible sur les figures 2 à 10, la sonde de reniflage 3 ; 30 comporte un embout 14 comprenant un orifice d’entrée 15 et un orifice de sortie 16 situé à l’extrémité opposée de l’orifice d’entrée 15. A titre illustratif, la dimension axiale de l’embout 14 est par exemple inférieure à trois centimètres.

L’orifice d’entrée 15 forme une restriction pour l’entrée des gaz permettant le pompage de ceux-ci à pression ambiante, c’est-à-dire à pression atmosphérique. Cet orifice d’entrée 15 est par exemple circulaire et est par exemple situé à l’extrémité d’un conduit d’entrée 17 de la sonde de reniflage 3, par exemple cylindrique et par exemple de même diamètre.

L’embout 14 comporte en outre une cavité de retenue 18 ayant une ouverture située face à l’orifice d’entrée 15, et comporte une chambre 19 communiquant avec l’orifice de sortie 16.

L’orifice d’entrée 15 et la cavité de retenue 18 sont alignés selon le même axe A. Le conduit d’entrée 17 est interposé entre l’orifice d’entrée 15 et la cavité de retenue 18.

La chambre 19 est située en aval de la cavité de retenue 18 dans le sens d’écoulement des gaz pompés. La chambre 19 peut comporter une cavité filtrante 19a configurée pour recevoir un filtre 20 pour filtrer les gaz pompés traversant la chambre 19.

Au moins un orifice latéral 22 est ménagé dans une paroi latérale de la cavité de retenue 18 pour mettre en communication la cavité de retenue 18 avec la chambre 19.

Selon un exemple de réalisation, l’embout 14 comporte au moins un canal 21 reliant un orifice latéral 22 de la cavité de retenue 18 à la chambre 19 pour le passage des gaz pompés (Figures 4 et 5).

Les gaz pompés entrent par l’orifice d’entrée 15 puis passent par le au moins un orifice latéral 22 et le canal 21 pour entrer dans la chambre 19 où ils peuvent être filtrés avant d’être évacués de la sonde de reniflage 3 vers l’unité de base 2.

Le au moins un orifice latéral 22 ménagé dans une paroi latérale de la cavité de retenue 18 permet de dévier le flux de gaz pompés arrivant dans l’axe A de l’orifice d’entrée 15, devant la cavité de retenue 18. Cette brusque déviation du flux de gaz a du mal à être suivie par les particules ou poussières, notamment par les plus lourdes, qui ont tendance à continuer leur chemin tout droit dans la cavité de retenue 18. Il est donc plus difficile pour les particules ou poussières lourdes de pénétrer dans la chambre 19. Les particules peuvent, à tout le moins, ressortir de la cavité de retenue 18 lorsque l’utilisateur retourne et tapote sur la sonde de reniflage 3.

L’efficacité du système peut même permettre d’envisager de ne pas utiliser de filtre.

La longueur de la cavité de retenue 18 (dans l’axe A) est par exemple inférieure à 1cm.

Le au moins un orifice latéral 22 est par exemple ménagé du côté de l’ouverture de la cavité de retenue 18, située du côté de l’orifice d’entrée 15. Cela permet d’optimiser la capacité de stockage de la cavité de retenue 18.

Selon un exemple de réalisation, la sonde de reniflage 3 comporte entre deux et huit orifices latéraux 22 régulièrement répartis sur la paroi latérale de la cavité de retenue 18. Dans l’exemple des figures 2 à 6, il y a ainsi quatre orifices latéraux 22 espacés de 90° les uns des autres.

Dans l’exemple, ces orifices latéraux 22 sont reliés par autant de canaux 21 à la chambre 19 qui s’étendent parallèlement entre eux et à l’axe A autour de la cavité de retenue 18.

Selon un exemple de réalisation, la cavité de retenue 18 est plus large que le conduit d’entrée 17. Ou autrement dit, la section transversale de passage de la cavité de retenue 18 est supérieure à la section transversale de passage du conduit d’entrée 17. Dans le cas d’une cavité de retenue 18 et d’un conduit d’entrée 17 présentant des parois latérales de forme générale cylindrique, les sections transversales sont les diamètres. Cet élargissement de la dimension de passage des gaz provoque un ralentissement des gaz pompés, qui fait suite à l’accélération préalable par le conduit d’entrée 17. Ce ralentissement favorise l’entrainement des particules ou poussières dans la cavité de retenue 18.

Selon un exemple de réalisation, le au moins un orifice latéral 22 est formé dans un épaulement de la cavité de retenue 18 situé entre le conduit d’entrée 17 et un fond de la cavité de retenue 18. L’épaulement communique avec une portion coudée 21a du canal 21 située en amont d’une portion parallèle aux parois cylindriques du fond de la cavité de retenue. L’orifice latéral 22 est ainsi déporté hors du champ du conduit d’entrée 17, ce qui favorise la protection du au moins un orifice latéral 22 des particules ou poussières.

L’embout 14 peut comporter un conduit de sortie 23 interposé entre la chambre 19 et l’orifice de sortie 16. Le conduit de sortie 23 comporte un moyen de fixation, par exemple un taraudage, pour la fixation amovible d’une pièce 24 de la sonde de reniflage 3 présentant un moyen de fixation complémentaire, par exemple un filetage, et dans laquelle est formée un passage 25 pour les gaz pompés. Il est ainsi possible d’accéder facilement au filtre 20 en retirant la pièce 24, par exemple en vue de son remplacement.

La chambre 19 est destinée à être reliée à l’unité de base 2 du détecteur de fuites 1 , par exemple via le conduit de sortie 23 puis via la pièce 24 de la sonde de reniflage 3 puis via le tuyau flexible 5.

Selon un exemple de réalisation visible sur les figures 2 à 10, la cavité filtrante 19a de la chambre 19 est configurée pour accueillir un filtre 20 en laissant une paroi circonférentielle du filtre 20 dégagée pour le filtrage des gaz pompés. Autrement dit, la cavité filtrante 19a est plus large que le filtre 20. La section transversale de la cavité filtrante 19a est supérieure à la section transversale du filtre 20, la chambre 19 ayant une sortie complémentaire à une section transversale du filtre 20. On profite ainsi de la circonférence du filtre 20 pour filtrer des gaz pompés, ce qui permet d’obtenir une durée de vie plus importante du filtre 20. On peut constater, en fonction des environnements d’utilisation, une augmentation d’un facteur cinq de la durée de vie du filtre 20.

Le filtre 20 présente par exemple une paroi circonférentielle cylindrique et une tête conique. La chambre 19 peut présenter une cavité conique 19b configurée pour former une butée pour la tête complémentaire du filtre 20. L’axe A de la cavité conique 19b est confondu avec l’axe A de la cavité filtrante 19a. Au montage, le filtre 20 est poussé par l’extrémité de la pièce 24 serrée dans l’embout 14 jusqu’à l’engagement de la tête du filtre 20 dans la cavité conique 19b.

Selon un autre exemple de réalisation, le filtre remplit la section transversale de la cavité filtrante 19a. Il est par exemple réalisé sous la forme d’une pastille (disque épais). Avec cette réalisation, on peut constater une augmentation d’un facteur deux à trois de la durée de vie du filtre en fonction des environnements d’utilisation du fait de la structure de l’embout.

Selon un exemple de réalisation, la cavité de retenue 18, la chambre 19 et les canaux 21 sont ménagés dans un corps monobloc de l’embout 14 de la sonde de reniflage 3. Ce corps monobloc est par exemple réalisé par fabrication additive. La réalisation par fabrication additive de l’embout 14 offre plusieurs possibilités de réalisation de la géométrie de l’embout 14, pour des coûts équivalents.

La figure 6 montre une variante de réalisation pour laquelle la cavité de retenue 18 est reçue dans la chambre 19. Le au moins un orifice latéral 22 communique directement avec la chambre 19 (sans canal 21).

La figure 7 montre une autre variante de réalisation pour laquelle la cavité de retenue 18 comporte des dents de retenue 27 orientées vers le fond de la cavité de retenue 18 pour retenir les poussières ou particules. Les dents de retenue 27 (ou équivalent) sont orientées vers le fond pour autoriser l’entrée des poussières ou particules et freiner leur sortie.

Les figures 8, 9 et 10 montrent une sonde de reniflage 30 pour détecteur de fuites 1 qui ne présente pas de cavité de retenue.

La chambre 19 communique avec l’orifice de sortie 16 et l’orifice d’entrée 15. Les gaz pompés entrent par l’orifice d’entrée 15 pour entrer dans la chambre 19 où ils sont filtrés avant d’être évacués de la sonde de reniflage 30 vers l’unité de base 2 du détecteur de fuites 1.

La chambre 19 présente en outre une cavité filtrante 19a, par exemple cylindrique, configurée pour accueillir le filtre 20 en laissant une paroi circonférentielle du filtre 20 dégagée pour le filtrage des gaz pompés. Autrement dit, la cavité filtrante 19a de la chambre 19 est plus large que le filtre 20. La section transversale de la cavité filtrante 19a est supérieure à la section transversale du filtre 20, la chambre 19 ayant une sortie complémentaire à une section transversale du filtre 20. On profite ainsi de la circonférence du filtre 20 pour filtrer des gaz pompés, ce qui permet d’obtenir une durée de vie plus importante du filtre 20. On peut constater, en fonction des environnements d’utilisation, une augmentation d’un facteur cinq de la durée de vie du filtre 20.

Selon un premier exemple de réalisation visible sur la figure 8, la cavité filtrante 19a de la chambre 19 est ouverte sur l’orifice d’entrée 15 de manière à mettre une extrémité du filtre 20 en communication directe avec l’orifice d’entrée 15.

Selon un deuxième exemple de réalisation visible sur les figures 9 et 10, la chambre 19 présente une cavité conique 19b, par exemple coaxiale à la cavité filtrante 19a, configurée pour former une butée pour la tête complémentaire du filtre 20. Au montage, le filtre 20 est poussé par l’extrémité de la pièce 24 serrée dans l’embout 14 jusqu’à l’engagement de la tête du filtre 20 dans la cavité conique 19b. Dans ce deuxième exemple, l’orifice d’entrée 15 communique avec la cavité filtrante 19a de la chambre 19 par au moins un canal latéral 31.

La sonde de reniflage 30 comporte par exemple entre deux et quatre canaux latéraux 31 régulièrement répartis, tel que trois canaux latéraux 31 espacés de 120°, reliant l’orifice d’entrée 15 et la cavité filtrante 19a.

Comme dans les modes de réalisation précédents, l’embout 14 peut comporter un conduit de sortie 23 interposé entre la chambre 19 et l’orifice de sortie 16. Le conduit de sortie 23 comporte un moyen de fixation, par exemple un taraudage, pour la fixation amovible d’une pièce 24 de la sonde de reniflage 30 présentant un moyen de fixation complémentaire, par exemple un filetage, et dans laquelle est formée un passage 25 pour les gaz pompés. Il est ainsi possible d’accéder facilement au filtre 20 en retirant la pièce 24, par exemple en vue de son remplacement.

Selon un exemple de réalisation, la chambre 19 et les canaux latéraux 31 sont ménagés dans un corps monobloc de l’embout 14 de la sonde de reniflage 3. Ce corps monobloc est par exemple réalisé par fabrication additive.