FR2682479A1 - System for checking the leaktightness of a very long pipe with low conductance - Google Patents

Abstract

System for checking the leaktightness of a very long pipe (3) with low conductance, using a tracer gas leak detector (5), characterised in that the detector is connected in the vicinity of one of the ends of the pipe, the said pipe being passed through from its other end to the entry of the detector by a flow of a propellant gas in the low-pressure viscous flow regime, the said propellant gas being separate from the said tracer gas and the leak detector being of a type capable of operating at high input pressure.

Description

Système pour le contrôle de l'étanchéité d'une canalisation de faible conductance et de arande longueur. System for checking the tightness of a low conductance and long length pipe.

La présente invention concerne un système pour le contrôle de l'étanchéité d'une canalisation de faible
conductance et de grande longueur.The present invention relates to a system for checking the tightness of a weak pipe.
conductance and great length.

I1 est connu d'effectuer l'étanchéité d'une telle canalisation, soit en raccordant la canalisation à un détecteur de fuite et en faisant le vide dans la canalisation et en aspergeant de gaz traceur ltextérieur de la canalisation, soit en pressurisant l'intérieur de la canalisation à l'aide du gaz traceur et en utilisant un détecteur en mode de reniflage sur l'extérieur de la canalisation. It is known to effect the sealing of such a pipe, either by connecting the pipe to a leak detector and by creating a vacuum in the pipe and by spraying tracer gas inside the pipe, or by pressurizing the inside. of the pipeline using tracer gas and using a sniffing detector on the exterior of the pipeline.

Dans le premier cas, compte-tenu de la faible conductance et de la grande longueur de la canalisation, le temps de réponse est long et donc la localisation de la fuite difficile, dans le second cas, celui du reniflage, la sensibilité est plus faible et ne peut guère permettre de mesurer une fuite inférieure à 10-6 .atm.cm3/s compte-tenu de la pression partielle d'hélium dans l'atmosphère. In the first case, given the low conductance and the long length of the pipe, the response time is long and therefore the location of the leak is difficult, in the second case, that of sniffing, the sensitivity is lower and can hardly allow a leakage of less than 10-6 .atm.cm3 / s to be measured, given the partial pressure of helium in the atmosphere.

La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un système assurant une bonne sensibilité et une réponse rapide. The present invention aims to overcome these drawbacks by providing a system ensuring good sensitivity and rapid response.

L'invention a ainsi pour objet un système pour le contrôle de l'étanchéité d'une canalisation de faible conductance et de grande longueur, au moyen d'un détecteur de fuite à gaz traceur, caractérisé par le fait que le détecteur est raccordé au voisinage de l'une des extrémités de la canalisation, ladite canalisation étant parcourue depuis son autre extrémité jusqu'à l'entrée du détecteur par un flux d'écoulement en régime visqueux à faible pression d'un gaz propulseur, ledit gaz propulseur étant distinct dudit gaz traceur et ledit détecteur de fuite étant d'un type capable de fonctionner à haute pression d'entrée. The subject of the invention is therefore a system for checking the tightness of a pipe of low conductance and of great length, by means of a tracer gas leak detector, characterized in that the detector is connected to the in the vicinity of one of the ends of the pipe, said pipe being traversed from its other end to the entrance of the detector by a flow of flow in viscous regime at low pressure of a propellant, said propellant being distinct said tracer gas and said leak detector being of a type capable of operating at high inlet pressure.

Selon une réalisation préférée, l'écoulement visqueux à faible pression est obtenu par une pompe primaire, et ledit détecteur fonctionnant selon le mode dit à contre-courant et ayant son entrée reliée à l'aspiration de ladite pompe primaire, la haute pression d'entrée dudit détecteur correspondant à ladite faible pression de l'écoulement visqueux. According to a preferred embodiment, the viscous flow at low pressure is obtained by a primary pump, and said detector operating according to the so-called counter-current mode and having its input connected to the suction of said primary pump, the high pressure of input of said detector corresponding to said low pressure of the viscous flow.

En se référant maintenant au dessin annexé, comportant une figure unique, on va donner un exemple de mise en oeuvre de l'invention. Dans l'exemple décrit, la canalisaton contrôlée constitue, par exemple, une ligne de gaz de haute pureté alimentant une machine de fabrication de semi-conducteurs. La canalisation a un diamètre faible de l'ordre de 6 à 8 mm et sa longueur peut atteindre plusieurs mètres. Lorsque la bouteille de gaz de procédé est vide, il faut la changer et on en profite, une fois la nouvelle bouteille mise en place, pour effectuer un contrôle de l'étanchéité de la canallisation et en particulier du joint de raccordement de la bouteille. Referring now to the accompanying drawing, comprising a single figure, we will give an example of implementation of the invention. In the example described, the controlled pipeline constitutes, for example, a line of high purity gas supplying a semiconductor manufacturing machine. The pipeline has a small diameter of the order of 6 to 8 mm and its length can reach several meters. When the process gas bottle is empty, it must be changed and we take advantage of it, once the new bottle is in place, to check the tightness of the pipeline and in particular the connection joint of the bottle.

L'invention s'applique cependant à toute canalisation longue et de faible conductance.The invention applies however to any long pipe and of low conductance.

Ainsi, en se reportant à la figure, on voit une machine I de fabrication de semi-conducteurs, alimentée en gaz de procédé par une bouteille 2 et une canalisation 3. La canalisation 3 est équipée, à son extrémité proche de la machine 1, d'une pompe primaire 4. Dans le cas de l'application décrite, une telle pompe est souvent déjà incluse dans la ligne de gaz pour pouvoir la purger. A l'entrée de la pompe primaire 4 est relié un détecteur de fuite à gaz traceur 5. Ce détecteur comporte une vanne d'entrée 6, une pompe secondaire 7 et un analyseur de gaz 8. Ce détecteur fonctionne selon le mode à contre-courant et peut fonctionner à haute pression d'entrée, par exemple à environ 10 mbar.Pour pouvoir refouler à cette pression, la pompe secondaire 7 et une pompe hybride telle qu'une pompe turbomoléculaire à ailettes associée avec un joint dynamique ou bien une pompe Holweck également associée à un joint dynamique du côté du refoulement. Thus, referring to the figure, we see a machine I for manufacturing semiconductors, supplied with process gas by a bottle 2 and a pipe 3. The pipe 3 is equipped, at its end close to the machine 1, of a primary pump 4. In the case of the application described, such a pump is often already included in the gas line in order to be able to purge it. At the inlet of the primary pump 4 is connected a tracer gas leak detector 5. This detector comprises an inlet valve 6, a secondary pump 7 and a gas analyzer 8. This detector operates according to the counter mode. current and can operate at high inlet pressure, for example at around 10 mbar. To be able to discharge at this pressure, the secondary pump 7 and a hybrid pump such as a turbomolecular pump with fins associated with a dynamic seal or else a pump Holweck also associated with a dynamic seal on the discharge side.

Ce détecteur 5 peut être installé à demeure sur la canalisation 3, comme également la pompe primaire 4. Si la canalisation ne comporte pas de pompe de purge, la pompe primaire 4 peut être incluse dans le détecteur 5 et celui-ci peut être raccordé à la canalisation seulement au moment du contrôle. Tous les cas sont possibles.  This detector 5 can be permanently installed on the pipe 3, as also the primary pump 4. If the pipe does not have a purge pump, the primary pump 4 can be included in the detector 5 and the latter can be connected to the pipeline only at the time of the control. All cases are possible.

La machine 1 comporte une vanne d'isolement 9 et la pompe primaire 4 une vanne 10. The machine 1 comprises an isolation valve 9 and the primary pump 4 a valve 10.

La bouteille de gaz de procédé 2 est équipée d'une vanne 11, et est reliée à la canalisation 3 par un joint d'accouplement 12. The process gas bottle 2 is fitted with a valve 11, and is connected to the pipe 3 by a coupling gasket 12.

Le fonctionnement est le suivant, à supposer que le gaz de procédé 2, utilisé dans la machine 1, ne présente aucun risque pour le détecteur 5 et qu'il soit bien évidemment distinct du gaz traceur qui est généralement de l'hélium. The operation is as follows, assuming that the process gas 2 used in the machine 1 does not present any risk for the detector 5 and that it is obviously distinct from the tracer gas which is generally helium.

Dans ce cas, on utilise ce gaz comme gaz propulseur en balayant le joint 10 et l'intérieur de la canalisation 3 par un flux de ce gaz en régime visqueux, la pompe primaire 4 maintenant une dépression d'environ 10 mbar dans la canalisation à l'entrée du détecteur 5. On asperge alors la canalisation par le gaz traceur, de l'hélium, et si une fuite existe dans la canalisation ou au joint d'accouplement 12, l'hélium pénètre dans la canalisation et se mélange au gaz propulseur qui, étant en écoulement visqueux, l'entraîne rapidement jusqu'à l'entrée du détecteur 5. On obtient ainsi une réponse très rapide. Par ailleurs, comme on ne travaille pas en reniflage, la sensibilité n'est pas limitée par le taux d'hélium présent dans l'atmosphère. In this case, this gas is used as propellant by sweeping the joint 10 and the interior of the pipe 3 by a flow of this gas in viscous regime, the primary pump 4 maintaining a vacuum of about 10 mbar in the pipe to the input of the detector 5. Helium is then sprayed with tracer gas, helium, and if a leak exists in the pipeline or at the coupling joint 12, the helium penetrates into the pipeline and mixes with the gas propellant which, being in viscous flow, quickly drives it to the entry of detector 5. A very rapid response is thus obtained. In addition, as one does not work in sniffing, the sensitivity is not limited by the rate of helium present in the atmosphere.

Si le gaz de procédé contenu dans la bouteille de gaz 2 est nuisible au détecteur 5, on utilise alors une bouteille 13 d'un gaz propulseur inoffensif vis à vis du détecteur. La bouteille 13 est équipée d'une vanne 14. If the process gas contained in the gas bottle 2 is harmful to the detector 5, a bottle 13 of a propellant gas harmless to the detector is then used. The bottle 13 is equipped with a valve 14.

Si l'on veut pouvoir détecter une fuite au joint d'accouplement 12, et c'est là, généralement, qu'une fuite peut avoir lieu, la bouteille de gaz propulseur 13 doit être raccordée en amont de ce joint 12, de façon à ce qu'il soit balayé en régime visqueux par le gaz propulseur. If it is desired to be able to detect a leak at the coupling joint 12, and it is there, generally, that a leak can take place, the propellant bottle 13 must be connected upstream of this joint 12, so to be swept in viscous regime by the propellant.

Bien entendu, dans le cas de l'utilisation d'un gaz propulseur, par une bouteille 13 distinct du gaz de procédé contenu dans la bouteille 2, la vanne 11 est alors fermée au cours du contrôle de l'étanchéité. La vanne 9 d'isolement de la machine est également fermée. Of course, in the case of the use of a propellant gas, by a bottle 13 distinct from the process gas contained in the bottle 2, the valve 11 is then closed during the tightness control. The machine isolation valve 9 is also closed.

Pour le contrôle de l'étanchéité, on peut soumettre globalement la canalisation dans un bain d'hélium, ce qui est facile dans le cas de l'application décrite car généralement la ligne de gaz est située dans une armoire à peu près étanche. Si l'on veut localiser une fuite on procède alors par aspersion localisée, la réponse étant très rapide, et donc la localisation aisée, grâce à l'écoulement visqueux dans la canalisation qui permet d'entraîner rapidement les molécules d'hélium jusqu'à l'entrée du détecteur 5.  For the tightness control, the pipeline can be subjected overall to a helium bath, which is easy in the case of the application described since generally the gas line is located in a more or less tight cabinet. If we want to locate a leak, we then proceed by localized spraying, the response being very rapid, and therefore easy localization, thanks to the viscous flow in the pipeline which allows the helium molecules to be quickly drawn up to detector input 5.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1/ Système pour le contrôle de l'étanchéité d'une canalisation (3) de faible conductance et de grande longueur, au moyen d'un détecteur de fuite à gaz traceur (5), caractérisé par le fait que le détecteur est raccordé au voisinage de l'une des extrémités de la canalisation (3), ladite canalisation étant parcourue depuis son autre extrémité jusqu'à l'entrée du détecteur (5) par un flux d'écoulement en régime visqueux à faible pression d'un gaz propulseur, ledit gaz propulseur étant distinct dudit gaz traceur et ledit détecteur de fuite étant d'un type capable de fonctionner à haute pression d'entrée.1 / System for checking the tightness of a pipe (3) of low conductance and of great length, by means of a tracer gas leak detector (5), characterized in that the detector is connected to the in the vicinity of one end of the pipe (3), said pipe being traversed from its other end to the inlet of the detector (5) by a flow of flow in viscous regime at low pressure of a propellant gas , said propellant gas being distinct from said tracer gas and said leak detector being of a type capable of operating at high inlet pressure. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'écoulement visqueux à faible pression est obtenu par une pompe primaire (4), et ledit détecteur (5) fonctionnant selon le mode dit à contre-courant et ayant son entrée reliée à l'aspiration de ladite pompe primaire (4), la haute pression d'entrée dudit détecteur (5) correspondant à ladite faible pression de l'écoulement visqueux.2 / System according to claim 1, characterized in that the viscous flow at low pressure is obtained by a primary pump (4), and said detector (5) operating in the so-called counter-current mode and having its input connected at the suction of said primary pump (4), the high inlet pressure of said detector (5) corresponding to said low pressure of the viscous flow. 3/ Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite pression d'entrée est de l'ordre de 10 mbar. 3 / System according to one of claims 1 or 2, characterized in that said inlet pressure is of the order of 10 mbar.