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Procédé et dispositif pour la détection de fuites dans les récipients.
L'invention concerne un procédé ainsi qu'un dispositif permettant de détecter la présence de fuites et même de micro-fuites dans des récipients destinés notamment au conditionnement et/ou transport de produits, tels que des fûts ou des conteneurs.
Le contrôle de la qualité constitue une préoccupation majeure pour les fabricants de récipients.
Le contrôle de l'étanchéité des récipients est une mesure élémentaire dont les conditions sont souvent même imposées par les normes, particulièrement lorsque les récipients en question sont destinés au transport de matières dangereuses ou réputées telles, ou encore dans le cas de marchandises facilement altérables.
Lorsqu'on ne peut utiliser des méthodes statistiques, il faut se résoudre à un contrôle de chaque unité, ce qui impose aux fabricants de très lourdes charges d'infrastructure.
Il faut en effet procéder à un contrôle pièce par pièce durant la fabrication à un rythme compatible avec les vitesses de production. Des postes de contrôle d'étanchéité sont donc disposés dans les lignes de fabrication.
Ces postes font appel à des techniques très diverses, qui vont du repérage des fuites par formation de bulles après passage dans un liquide détergent jusqu'au comptage d'ions d'un gaz traceur.
Les postes de contrôles par formation de bulles réclament un investissement matériel déjà non négligeable.
Le seuil de détection d'une fuite par ce procédé correspond à un orifice dont le diamètre serait de l'ordre de 10 micromètres.
Un poste de contrôle par détection d'un gaz traceur fait appel à un appareillage extrêmement élaboré (donc coûteux) mais permet d'abaisser le seuil de détection à un niveau équivalent à celui d'un orifice de fuite d'un
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diamètre dix fois inférieur.
Il existe également des méthodes de détection de fuites par ultra-sons ; une telle méthode est décrite par exemple dans EP-A-359570.
Quelle que soit la technique utilisée, le temps nécessaire pour le contrôle de chaque pièce fabriquée reste de l'ordre de 10 secondes, ce qui se répercute de façon extrêmement sensible sur le prix des pièces produites (outre l'amortissement des postes de contrôle eux-mêmes).
Or, en dépit du haut degré de fiabilité obtenu dans ces conditions, il arrive que lorsque les récipients arrivent chez l'acheteur, certains présentent encore des défauts, du fait que la fuite se situait au-dessous du seuil de détection des appareils, ou que le récipient ait éventuellement subi des dommages.
On a donc cherché à développer un procédé de contrôle de l'étanchéité permettant un contrôle effectif, pièce par pièce, des récipients produits avec un seuil de détection des fuites plus élevé.
Un autre but de l'invention est d'abaisser le coût du test de contrôle soit en réduisant le coût de l'appareillage utilisé, soit en réduisant le temps imparti spécifiquement à ce contrôle.
On sait que, pour des raisons élémentaires de propreté, les orifices des récipients, une fois la fabrication terminée, sont munis d'un couvercle ou d'un bouchon en vue de l'acheminement vers les lieux de conditionnement. Ces couvercles ou bouchons peuvent être du même type que ceux avec lesquels les récipients sont destinés à être commercialisés après remplissage, ou ils peuvent être des moyens d'obturation temporaires (qui sont enlevés au moment ou les récipients sont utilisés). Leur pose et leur dépose intervient, de toute façon, dans le cours naturel des processus de fabrication et d'utilisation de ces récipients.
On a remarqué par ailleurs, de façon tout à fait
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indépendante du problème ici évoqué, que les récipients subissent généralement à la fin de leur cycle de fabrication ou même de reconditionnement, des opérations impliquant souvent une forte élévation de température, notamment séchage au four après peinture ou vernissage, désinfection à la vapeur etc, ce qui implique presque nécessairement qu'on les laisse refroidir avant de pouvoir les manipuler ou les stocker. Si un récipient est fermé au cours de cette phase de refroidissement, il arrive que l'on observe un effet de dépression lorsqu'il est mis en service.
L'objet de l'invention est un procédé de contrôle de l'étanchéité d'un récipient, ledit récipient comportant au moins un orifice mettant en communication le volume interne du récipient et l'atmosphère.
Ce procédé comporte les opérations suivantes : - établissement d'une pression inférieure à la pression atmosphérique dans le volume interne du récipient ; - fermeture des au moins un orifice du récipient, un orifice étant obturé par un dispositif comportant un organe sensible, apte à détecter si la différence de pression
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entre l'atmosphère et le volume interne du récipient est i : inférieure ou supérieure à une valeur prédéterminée, et un témoin actionné par le dit organe apte à indiquer si la différence de pression est inférieure ou supérieure à cette valeur prédéterminé ; - contrôle du témoin après un intervalle de temps adéquat.
L'établissement d'une pression inférieure à la pression atmosphérique dans le récipient est obtenue avantageusement par les opérations suivantes : - chauffage du récipient avant sa fermeture ; - refroidissement du récipient après sa fermeture.
Le chauffage du récipient résulte de préférence d'une opération intervenant au cours de la fabrication ou du reconditionnement du récipient.
Le récipient est en général chauffé avant sa fermeture à une température supérieure d'au moins 300 à la
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température ambiante.
L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle de l'étanchéité d'un récipient, ce récipient étant doté d'au moins un orifice mettant en communication le volume intérieur du récipient et l'atmosphère qui comporte : - un corps apte à obturer un des orifices du récipient et à y être maintenu en place, - un organe sensible qui est monté dans le dit corps et qui, lorsque ce dernier obture le dit orifice du récipient, est apte à détecter si la différence de pression entre l'intérieur du récipient et l'atmosphère ambiante est inférieure ou supérieure à une valeur prédéterminée, - un témoin commandé par le dit organe sensible et permettant de constater, par inspection visuelle,
si la dite différence de pression est inférieure ou au moins égale à la dite valeur prédéterminée.
La dite valeur prédéterminée de la différence de pression est de préférence comprise entre 5 et 15 kPa.
Suivant une forme de réalisation avantageuse, l'organe sensible est un piston apte à se déplacer dans une chambre séparée par le piston en deux parties, de manière telle que, lorsque le dit corps obture le dit orifice du récipient, une des deux parties de cette chambre est en communication avec l'intérieur du récipient et l'autre partie est en communication avec l'atmosphère ambiante.
Le témoin est, par exemple, une tige montée axialement sur le piston, du côté de la partie de la chambre qui est en communication avec l'atmosphère ambiante.
De façon avantageuse, le piston comporte un ressort taré, le dit ressort exerçant sur le piston une force de rappel, opposée à celle que produit sur le piston la différence de pression, le dit ressort étant taré de façon telle que le piston est repoussé lorsque la différence de pression passe au-dessous du seuil prédéterminé.
Suivant une autre forme de réalisation
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avantageuse, l'organe sensible est une capsule déformable plissée en accordéon.
Suivant une autre forme de réalisation, l'organe sensible comporte une membrane déformable disposée de façon telle que lorsque le corps du dispositif obture l'orifice d'un récipient, une des faces de la membrane est en contact avec l'atmosphère ambiante, l'autre face étant en contact avec le volume intérieur du récipient, la déformation de la dite membrane permettant de déterminer si la différence de pression entre ses deux faces est inférieure ou au moins égale à une valeur prédéterminée.
Dans ce mode de réalisation, le témoin peut être une tige actionnée par la membrane, ou bien la déformation de la membrane est apte à produire par exemple un effet optique tel qu'une variation de couleur ou une variation de la réflexion de la lumière sur la surface de la membrane.
L'avantage du procédé tel que décrit ci-dessus est que le temps imparti aux opérations de contrôle de l'étanchéité dans le cycle de fabrication ou de conditionnement devient virtuellement négligeable. En effet, il suffit de vérifier après un temps déterminé l'état du témoin de chaque récipient, ce qui peut se faire par exemple après un bref entreposage ou au moment du chargement.
Ce contrôle peut même être effectué après livraison ; dans ce cas la personne chargée du remplissage des récipients contrôle au moment de l'emploi si le témoin indique bien que le récipient est en dépression.
Si c'est le cas, le récipient en question est ipso facto étanche et peut être utilisé sans crainte.
Un autre avantage du procédé utilisé réside dans son seuil de sensibilité extrêmement élevé, (qui peut être de l'ordre de 0, 5 Mm) du fait de l'intervalle de temps qui s'écoule entre la fermeture du récipient à l'aide du dispositif et le contrôle. Le temps de mise à l'épreuve du récipient se calcule ici en effet en heures voire même en jours et non plus en secondes comme dans les postes de
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contrôle classiques.
Un autre avantage est le faible investissement que représente le dispositif de contrôle individuel au regard de celui d'un poste de contrôle dans une chaîne de fabrication. Même si chaque récipient doit être muni d'un dispositif distinct, ce qui peut représenter à première vue un investissement considérable, cela ne représente toujours qu'une fraction du capital investi dans l'installation et la maintenance d'un poste de contrôle spécifique.
On notera d'ailleurs qu'il est possible, en fonction de la connaissance que le fabricant a de son réseau de commercialisation, de moduler l'investissement initial en jouant sur la durée de vie probable des dispositifs de contrôle suivant l'invention. Ces dispositifs peuvent être réalisés dans des matériaux très solides, de façon à pouvoir être réutilisés un très grand nombre de fois ou, au contraire, être conçus à bas prix avec un nombre de réutilisations limitées.
Un autre avantage est que le récipient peut être livré muni de son dispositif de contrôle qui constitue par là même une seconde garantie de qualité et de non-effraction de la marchandise.
Un avantage subséquent à celui ci-dessus est que le récipient peut être mis en service par l'utilisateur en épargnant ou en réduisant fortement les opérations préalables au conditionnement des produits dans le récipient (telle que l'inspection visuelle approfondie, la désinfection et/ou la stérilisation du volume interne).
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après des formes de réalisation particulières du dispositif suivant l'invention, référence étant faite aux figures annexées dans lesquelles : la Fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif suivant l'invention réalisé en forme de bouchon de bonde ;
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la Fig. 2 est une vue en coupe, suivant le plan II-II, du bouchon montré à la Fig. 1, mis en place sur la bonde d'un récipient ; la Fig. 3 est une vue de détail d'une forme de réalisation de l'organe sensible à la dépression du dispositif ; la Fig. 4 est une vue en coupe schématique d'une autre forme de réalisation de l'organe sensible et du témoin ; la Fig. 5 est une vue en coupe schématique d'une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention.
Le dispositif 1 montré à la Fig. 1 a été réalisé de façon à ce que son corps 2 présente sensiblement la forme et les dimensions d'un bouchon d'une bonde de fût. Le corps 2 du dispositif est muni d'un pas de vis 3 ce qui permet de le monter sur un fût de la même façon qu'un bouchon standardisé. Deux alvéoles 4 sont ménagées sur la face tournée vers l'extérieur 5 du bouchon 2 de façon à permettre son serrage en place.
Un témoin 6 apparait au travers d'un opercule transparent 7, du côté de la face extérieure du dispositif 1.
La Fig. 2 montre le dispositif 1 mis en place sur l'orifice d'un récipient, lequel orifice est en l'occurrence une bonde 9.
Un joint d'étanchéité 10 assure l'herméticité entre l'atmosphère et le volume interne 11 du récipient 8.
Le centre du dispositif 1 est occupé par un organe 12 qui, lorsque le dispositif 1 est monté sur le récipient 8, est sensible à une différence de pression entre le volume interne du récipient 8 et l'atmosphère ambiante, à l'extérieur du récipient 8.
Dans le mode de réalisation de la Fig. 1 cet organe sensible 12 comporte un piston 13 apte à se déplacer dans une chambre 14 communiquant par une de ses extrémités
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avec l'atmosphère ambiante, et par l'autre extrémité avec le volume interne 11 du récipient 8, via un canal 15.
Si le volume interne du récipient est en dépression par rapport à l'atmosphère ambiante, le piston 13 aura naturellement tendance à se déplacer vers la
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pression la plus basse (c'est-à-dire du côté de la chambre 14 communiquant avec le volume interne 11). Le mouvement du piston 13 est toutefois contrecarré par l'action d'un ressort taré 16.
Le témoin 6 qui a ici la forme d'une tige, est solidaire du piston 13.
Tant que la différence de pression entre les deux extrémités de la chambre est suffisante, c'est-à-dire qu'elle ne passe pas sous une valeur prédéterminé, le piston est maintenu vers le bas et le témoin 6, engagé dans la chambre 14 reste donc invisible de l'extérieur.
La force que le ressort taré 16 exerce sur le piston 13 est calculée de façon telle que lorsque la différence de pression entre les deux extrémités de la chambre tombe au-dessous d'un seuil prédéterminé, le piston 13 est repoussé vers le haut, ce qui fait apparaître le témoin 6 sur la partie extérieure du dispositif 1.
Le procédé de contrôle de l'étanchéité suivant l'invention est basé sur le principe mis en application dans le dispositif 1.
Si l'on établi une différence de pression initiale entre le volume interne du récipient 8 et l'atmosphère après en avoir obturé hermétiquement tous les orifices, une disparition de la différence de pression après un laps de temps déterminé est l'indication d'une fuite ou micro-fuite.
Le dispositif 1 lui-même permet d'établir de façon explicite s'il y a eu ou non maintien de la différence de pression.
Le procédé suivant l'invention met avantageusement à profit le fait qu'au cours de sa
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fabrication ou de son reconditionnement, un récipient subit presque toujours à un stade terminal une forte élévation de température et ensuite une phase de refroidissement jusqu'à près de la température ambiante.
En fermant hermétiquement les récipients fabriqués ou reconditionnés à un moment judicieusement choisi, la chute de température du récipient et de son volume interne jusqu'à près de la température ambiante provoque une différence de pression entre le volume interne et l'atmosphère suffisante pour qu'une fuite voire une micro-fuite tendant à égaliser ces deux pressions puisse être mise en évidence en effectuant un simple contrôle visuel du témoin 6, après un intervalle de temps approprié.
Les essais ont prouvé que, grâce à un choix judicieux de la zone de fonctionnement du dispositif détecteur, une différence de température de l'ordre de 300 (facilement atteinte lors des opérations précitées) est suffisante pour mettre en évidence avec acuité la présence d'une fuite extrêmement faible, bien au-delà de ce que l'on peut atteindre comme seuil de sensibilité dans les postes de contrôle connus dans l'état de la technique, vu les temps impartis dans un schéma de production industriel.
Après un laps de temps approprié (qui peut être de l'ordre d'une ou de plusieurs heures ou même plusieurs jours) le contrôle de l'étanchéité de chaque récipient peut être réalisé par une simple inspection visuelle de la position des témoins 6.
Une des caractéristiques du marché des récipients étant que l'on évite, pour des raisons économiques évidentes, de stocker des récipients vides, le contrôle de qualité peut être réalisé en fin de fabrication ou de reconditionnement ou directement chez le client qui réceptionne les récipients.
On notera que le témoin 6 du dispositif 1 tel que décrit aux Figs. 1 et 2 ne peut pas être ramené à sa position initiale une fois que le récipient 6 a été ouvert
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sinon en recréant une dépression dans le récipient, ce qui est peu vraisemblable.
Le dispositif de contrôle 1 est, à cet égard, un excellent témoin d'effraction : si un récipient est ouvert en cours de transport il est virtuellement exclu que cette effraction puisse être dissimulée lors de la réception.
Lors du remplissage des récipients, le dispositif de contrôle 1 peut être enlevé, remplacé par un bouchon normal et renvoyé au fabricant ou au reconditionneur pour être réutilisé.
La Fig. 3 montre un détail de réalisation d'un dispositif de contrôle semblable à celui montré aux Figs. 1 et 2 dans lequel l'organe sensible 12 est remplacé par un autre type d'organe sensible 17 comportant une capsule plissée en accordéon 18. Cette capsule 18 est entourée par une chambre 19 qui communique par un orifice 20 avec le volume intérieur 11 du récipient 8 lorsque le dispositif 1 est en place.
Le volume intérieur de la capsule 18 communique avec la face du dispositif 1 tournée vers l'extérieur du récipient 8.
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r La Fig. 4 montre, de façon schématique, une autre forme de réalisation dans laquelle l'organe sensible 21 du dispositif 1 comporte une membrane souple 22. La pression ambiante est appliquée sur la face de cette membrane 22 tournée vers l'extérieur, cependant que la pression régnant dans le volume intérieur 11 du récipient 8 est appliquée sur la face opposée de la membrane 22.
La membrane 22 a la possibilité de se déformer dans une chambre 23 communiquant par un canal 24 avec le volume intérieur 11 du récipient 8.
La déformation de la membrane est calculée de façon à donner une indication sur la différence de pression régnant entre ses deux faces. Cette membrane 22 peut actionner une tige (non représentée) semblable à celle 6 du piston 13.
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Le passage au-dessous de la valeur de la différence de pression prédéterminée peut également être matérialisé par la mise en contact de la membrane 22 perdant sa concavité avec une plaque-témoin 25, l'adhérence de ces deux parois entraînant un changement apparent de couleur lorsque le dispositif 1 est vu de l'extérieur.
Suivant un autre mode de réalisation représenté à la Fig. 5, on peut utiliser une membrane déformable métallisée 26 comportant des reliefs 27, la déformation de la membrane 26 produisant un effet optique caractéristique (tel que la concentration ou la dispersion d'un faisceau lumineux) en dessous d'une différence de pression prédéterminée. outre les modes d'exécutions montrés dans les Figs. 1 à 5, le corps du dispositif peut être conformé de façon à pouvoir obturer l'orifice d'autres types de récipients et peut avoir, notamment, la forme d'un couvercle. Il est dans ce cas muni de dispositifs de solidarisations appropriés pour l'orifice du récipient à tester, tel que des leviers de verrouillage pour le cas de fûts de grandes dimensions ou de conteneurs et autres récipients.