Brevet FR2007528A1 — publié le 19700109

12R04 -i- 20075"" La présente invention se rapporte à un dispositif d*enceinte pour isoler une pièce à usiner de 1*atmosphère ambiante et notamment à un agencement permettant de déplacer un outil au-dessus d'une pièce maintenue dans une chambre où règne une cer-5 taine pression qui est soit supérieure, soit inférieure, à la pression atmosphérique ambiante» C'est ainsi, par exemple, que des dispositifs d'enceinte sont nécessaires pour produire des chambres à vide permettant d'exécuter une opération de soudage au moyen d'un faisceau élec-10 tronique sous une pression très réduite. Ce procédé est généralement exécuté en maintenant le faisceau électronique et la pièce —4 sous vide, par exemple, a une pression d'environ 10 mm Hg dans une chambre limitée par des parois métalliques. En général, le canon à électrons produisant le faisceau électronique est monté 15 de façon à projeter ce faisceau dans la chambre à vide à travers une ouverture fixe percée dans l'une des parois de celle-ci. Cette fixité du point d'entrée du faisceau électronique dans la chambre à vide, à travers la paroi perforée limitant celle-ci, évite la nécessité d'avoir recours à un joint mobile entre la paroi et le 20 canon à électrons. Une table mobile située à l'intérieur de la chambre à vide porte la pièce à usiner et peut être déplacée à volonté par rapport au faisceau électronique de soudage» Il est classique de prévoir des moyens d'entraînement pour déplacer la table sélectivement suivant deux directions perpendiculaires entre 25 elles, appelées respectivement direction 21 et Pour éviter la nécessité d'utiliser des joints mobiles tenant le vide autour du mécanisme d'entraînement traversant les parois limitant la chambre, il est courant de loger ces mécanismes d'entraînement, au* moins en ce qui concerne l'entraînement dans l'une des directions 30 x et ï, entièrement dans la chambre à vide. Malheureusement, ces mécanismes d'entraînement s'usent rapidement dans la chambre, car les lubrifiants s'évaporent très vite dans les conditions de vide où l'on opère. Une autre solution consiste à éviter la nécessité de 35 prévoir des moyens d'entraînement, dans la direction y, par exemple, à l'intérieur de la chambre en permettant au point d'entrée du faisceau électronique de se déplacer dans cette direction 12RCM -2- 200752 3 y. A cette fin, l'ouverture de passage du faisceau électronique peut se présenter sous la forme d'une fente s'étendant perpendiculairement à deux côtés opposés de la chambre et qui est fermée hermétiquement par un couvercle rigide en forme de ruban pouvant 5 glisser au-dessus de cette fente, dans le sens longitudinal(c'est à dire dans la direction y), tout en supportant le canon à électrons au-dessus de l'ouverture fixe du couvercle. Une bande d'é-tanchéité flexible s'étend tout autour de la fente et coopère avec le couvercle qui glisse sur elle pou't maintenir l8étanchéité aux: lorsque 10 gaz. Toutefois/la longueur de cette fente est supérieure a la moitié de la distance entre les deux côtés opposés mentionnés de la chambre, il est inévitable, quand le canon à électrons est à l'une ou à l'autre extrémité de la fente, que le couvercle coulissant dépasse sensiblement la paroi latérale adjacente. Or, ce dé-15 passement est gênant et, dans certains cas, absolument inacceptable à quoi s'ajoute que des moyens supplémentaires sont encore nécessaires pour déplacer la pièce dans la direction x, par rapport au faisceau électronique» La présente invention apporte un dispositif d'enceinte 20 pour isoler une pièce de l'atmosphère ambiante, qui comprend des parois limitant une chambre pour loger la pièce, ces parois ayant des bords qui définissent une première ouverture dans lesdites parois, et comprend, en outre, un premier couvercle ayant des régions périphériques disposées près des bords et qui est monté à rotation 25 par rapport auxdites parois autour d'un premier axe passant par le centre et perpendiculairement à travers la première ouverture et ayant des bords intérieurs qui délimitant une sèconde ouverture disposée excentriquement par rapport à la première, un second couvercle ayant des régions périphériques disposées près du bord intérieur 30 du premier couvercle et qui est monté h rotation par rapport au premier couvercle autour d'un second axe passant.par le centre et perpendiculairement à travers la second© ouverture et qui a un bord intérieur délimitant une troisième ouverture disposée excentriquement par rapport h la seconde ouverture* un premier joint 35 glissant s'étendant tout autour de la première ouverture'entre la paroi et le premier couvercle afin de maintenir un joint pratiquement étanche entre eux pendant la rotation du premier couvercle, 69 12804 -3- 20075:; 3 un second joint coulissant s'étendant tout autour de la seconde ouverture, entre le premier et le second couvercles,pour maintenir un joint pratiquement étanche aux gaz pendant la rotation du second couvercle et un dispositif dtëtanchéité monté sur le second 5 couvercle et s'étendant tout autour de la troisième ouverture pour coopérer avec un outil afin de former un joint pratiquement étanche aux gaz au-dessus de la troisième ouverture, ce qui fait qu'une pièce fixe logée dans la chambre peut, quand le dispositif est en service, être usinée au moyen de l'outil à un point qui 10 peut être déplacé au-dessus de cette pièce par rotation des deux couvercles. Dans un mode de réalisation de l'invention, se rapportant à une chambre a vide pour permettre d'exécuter une opération de soudage au moyen d'un faisceau électronique, l'outil est 15 un canon à electrons et la sortie de ce canon peut être reliée au second couvercle à l'aide du dispositif d'étanchéité, lequel doit être conçu pour produire un joint étanche au vide autour de la troisième ouverture. Dans un tel mode de réalisation, il n'est pas nécessaire de prévoir un mécanisme d'entraînement dans la 20 direction x ou y à l'intérieur de la chambre, puisqu'un mouvement dans ces deux directions est possible en combinant les rotations du premier et du second couvercles. De préférence, la première ouverture est circulaire et les régions périphériques du premier couvercle délimitent un 25 bord circulaire qui s'ajuste librement dans le bord définissant la première ouverture. Dans ce cas, le premier couvercle peut comporter une partie principale formant une partie mâle, limitée latéralement par ledit bord circulaire, pour centrer le premier couvercle par rapport à la première ouverture, et il peut y avoir 30 à l'une des extrémités de cette partie mâle une bordure 8*avançant radialement à l'extérieur, au-delà du bord définissant la première ouverture. Un roulement de butée peut alors être monté entre cette bordure et ladite paroi, de façon à entourer la première ouverture et à faciliter la rotation du premier couvercle 35 par rapport à la paroio Le premier joint glissant peut être logé à l'intérieur de la première ouverture de façon a produire un joint pratiquement étanche aux gaz entre le bord circulaire et le 12804 -4- 200752 3 bord définissant la première ouverture» De préférence, la seconde ouverture est circulaire et les régions pétiphériques du second couvercle définissent un bord circulaire qui s'ajuste librement dans-le bord intérieur définis-5 sant la seconde ouverture. Dans ce cas, le second couvercle peut comporter une partie principale formant une partie mâle, limitée latéralement par le bord circulaire du couvercle, afin de centrer ce second couvercle dans la seconde ouverture et cette partie mâle peut comporter, à l'une de ses extrémités, une bordure s'avançant 10 radialement vers l'extérieur au-delà du bord intérieur délimitant la seconde ouverture. Un roulement de butée peut alors être monté entre le premier couvercle et Ja bordure du second couvercle, autour de la seconde ouverture, afin de faciliter la rotation du second couvercle par rapport au premier. Le second joint coulis-15 sant peut alors être logé dans la seconde ouverture, de façon à produire un joint pratiquement étanche aux gaz entre ce bord circulaire du second couvercle et le bord intérieur délimitant la seconde ouverture. Il peut être utile de commercialiser un appareil con-20 forme à l'invention, destiné à l'exécution d'opérations de soudage à l'aide d'un faisceau d'électrons en combinaison avec un canon à électrons fixé au second couvercle,. au moyen dudit dispositif d'étanchéité, pour diriger le faisceau d'électrons contre la pièce placée dans la chambre quand l'appareil est en service. Cë 25 dispositif d'étanchéité est alors, de préférence, conçu pour produire une étanchéité glissante qui permet de faire tourner le canon à électrons pendant le f on c t i onnement, par rapport au second couvercle, autour d'un axe passant perpendiculairement à travers la troisième ouverture. 30 De préférence, le premier et le troisième axes qui pas sent centralement et perpendiculairement à travers la troisième ouverture, parallèlement au premier et au second ax:es, sont équi-distants du second axe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 35 ressortiront de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, flans lequel î 69 12804 -5' 200752 3 - La Figure 1 est une vue en plan schématique d'un dispositif d'enceinte conforme à la présente invention; et, - La Figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Figure 1, à travers la partie supérieure du dispositif. 5 Une chambre à vide pour loger une pièce pendant que celle-ci est soudée au moyen d'un faisceau électronique se présente sous la forme d'un caisson 1 composé de six parois métalliques rectangulaires limitant une chambre à vide 2 (Figure 2)« L'une de ces six parois, notamment la paroi frontale, est pourvue d'une 10 porte de chargement (non-représentée) que l'on peut ouvrir pour accéder à l'intérieur de la chambre avant que le vide y ait été fait. Des conduits 22 sont raccordés à l'une des parois du caisson 1 pour y faire le vide, de façon classique. La paroi supérieure 3 du caisson est percée d'une grande ouverture circulaire 4, 15 dont l'axe central 5 s'étend perpendiculairement à travers le centre de la paroi 1. Pour fermer l'ouverture 4, le dispositif comporte un couvercle circulaire 6 dont le poids est supporté par un roulement de butée circulaire 7 (Figure 2) s'étendant autour du bord de cette 20 ouverture 4, entre la face supérieure de la paroi 3 et la face inférieure de la bordure 8 du couvercle 6» La bordure 8 s'étend radialement a l'extérieur, au-delà du bord de l'ouverture 4, au sommet d'une partie mâle du couvercle 6, cette partie mâle s'a-baissant librement dans l'ouverture 4 pour centrer le couvercle 6 25 dans cette dfesrïlèee. La partie mâle du couvercle 6 s'ajuste, avee d'étroites tolérances, dans l'ouverture 4 et porte une bague d'étanchéité flexible 9 qui s'applique à glissement contre la surface latérale limitant l'ouverture 4 de façon à produire un joint étanche aux gaz entre le couvercle 6 et la paroi 3e 30 Le couvercle 6 est, lui-même, percé d'une ouverture circulaire 10, dont l'axe central 11 est parallèle à l'axe 5 et en est éloigné d'une distance d« L'ouverture 10 est fermée par un couvercle circulaire 12* Le poids du couvercle 12 est soutenu par un roulement de. butée 13 35 s'étendant autour du bord de l'ouverture 10 et qui est placé entre le couvercle 6 et une bordure 14 du couvercle 12. La bordure 14 s'étend radialement à l'extérieur, au-delà 128 04 6- 200757.3 du bord de l'ouverture 10, à l'extrémité supérieure d'une partie mâle du couvercle 12, cette dernière partie s'abaissant dans l'ouverture 10" pour y centrer le couvercle 120 La partie mâle du couvercle 12 porte une bague d'étanchéité flexible 15 qui s*appli-5 que contre la paroi latérale limitant l'ouverturé 10 afin de former un joint étanche aux gaz entre les couvercles 12 et 6. Le couvercle 12 est percé d'une petite ouverture circulaire 16 dont l'axe central 17 est espacé de l'axe 11, mais parallèle à celui-ci. 10 Le couvercle 12 est pourvu, autour de l'ouverture 16, d'un dispositif d'étepchéité 18, comportant des bagues d'étanchéité flexibles 19 et 20 d'un type connu, pour recevoir de façon étanche au vide, l'extrémité de sortie d'un canon à électrons 21 (Fig. 2 seulement), en offrant à cette extrémité une certaine liberté de 15 rotation (autour de l'axe 17) par rapport au couvercle 12. Le canon à électrons peut être supporté et déplacé, de façon connue, au moyen d'un portique (non-représenté) au-dessus de la paroi 3* Ainsi, le canon à électrons peut être placé de façon à projeter un faisceau d'électrons dans la chambre 2 suivant l'axe 17 de l'ou-20 verture 16. On conçoit que lorsque la distance d' entre les axes 11 et 17 est égale à la distance d entre les axes 5 et 11, la distance séparant l'axe 17 de lîaxe 5 peut être modifiée en faisant tourner le couvercle 12 par rapport au couvercle 6, entre zéro et un maxi-25 mum égal à 2d (correspondant à la disposition des couvercles sur le dessin)« Pour une position donnée du couvercle 12 par rapport au couvercle 6, la rotation du couvercle 6 par rapport à la paroi 3 fait décrire au faisceau électronique (cheminant le long de l'axe 17) un cercle autour de la chambre. Ainsi donc, en tournant 30 judicieusement les deux couvercles 12 et 6, le faisceau électronique peut venir occuper n'importe quelle position à l'intérieur d'une distance 2d de l'axe central 5 de la chambreo Le canon peut être déplacé par son portique et les couvercles 6 et 12 peuvent tourner pour suivre les mouvements qui lui sont imposés tout en 35 maintenant un joint étanche au vide dans la chambre 2; en variante, le mouvement du canon pourrait être commandé par les dispositifs d'entraînement agissant directement sur les couvercles rotatifs 12804 ' -7- 2007523 6 et 12. Il est bien évident que les bagues d'étanchéité coulissantes 9 et 15 permettent aux couvercles 6 et 12 de tourner de 360° autour de leurs axes„ 5 En variante, un dispositif d'enceinte confôrme à l'in vention peut être utilisé pour contenir une pièce devant être soudée par un arc en atmosphère d'atgon, par exemple, cette pièce étant alors entourée par un gaz inerte (par exemple, à la pression de l'atmosphère ambiante) introduit dans la chambre. Dans 10 ce cas, l'outil est, évidemment, constitué par l'électrode de soudage mobile. Dans une autre variante d'application de l'invention, l'outil pourrait être un laser. 12804 -8 2007523 REVENDICATIONS 1. Un dispositif d'enceinte pour isoler une pièce de l'atmosphère ambiante, qui comprend des parois limitant une chambre pour loger ladite pièce, lesdites parois ayant des bords qui 5 délimitent une première ouverture dans celles-ci, et qui comprend, en outre, un couvercle ayant une région périphérique disposée près des bords et qui est monté à mouvement par rapport aux parois, il comporte un bord intérieur qui délimite une seconde ouverture pour permettre à une pièce placée dans la chambre d'être usinée 10 au moyen d'un outil s'étendant à -l'extérieur du dispositif, et des joints coulissants entourant complètement la première ouverture entre la paroi et le couvercle afin de maintenir un joint pratiquement étanche au» gaz entre eux pendant les mouvements du couvercle, caractérisé par le fait que le couvercle 6 est monté à 15 rotation par rapport à la paroi 3 autour d'un premier axe 5 passant centralement et perpendiculairement à travers la première ouverture 4, par le fait que la seconde ouverture 10 est disposée exjscentriquement par rapport à la première, par le fait qu'un second couvercle 12 est monté à rotation par rapport au premier 6 20 autour d'un second axe 11 passant centralement et perpendiculairement à travers la seconde ouverture 10, ce second couvercle ayant une région périphérique disposée à proximité du bord intérieur du premier couvercle et ayant un bord intérieur délimitant une troisième ouverture 16 qui est disposée excentriquement par 25 rapport à la seconde 10, par le fait que des joints coulissants 15 s'étendent tout autour de la seconde ouverture entre le premier couvercle et le second afin de maintenir un joint pratiquement étanche entre, eux pendant la rotation du second couvercle et par le fait qu'un dispositif d'étanchéité 18 est monté sur le second 30 couvercle et s'étend tout autour de la troisième ouverture afin de coopérer avec un outil 21 pour former-un joint pratiquement étanche aux gaz au-dessus de la troisième ouverture pendant l'utilisation de l'outil pour usiner la pièce à un point qui peut être déplacé au-dessus de cette pièce par rotation des deux 35 couvercles, 2, Un dispositif selon la revendication 1, caractérisé"-par lè fait que la première ouverture est circulaire et par le fait 12804 -9- 2007521 que la région périphérique du premier couvercle délimite un premier bord circulaire qui s•ajuste librement dans le bord limitant la première ouverture. 3» Un dispositif selon la revendication 2 caractérisé 5 par le fait que le premier couvercle comporte une partie mâle, limitée latéralement pat le bord circulaire, afin de centrer ce premier couvercle dans.la première ouverture, lrune des extrémités de cette partie mâle comportant une bordure s*avançant radialement à l'extérieur au-delà du bord limitant la première ouver-10 ture. 4« Un dispositif selon la revendication 3 caractérisé par un roulement de butée 7 entourant la première ouverture et qui est monté entre la bordure 8 et la paroi 3 afin de réduire la friction entre elles pendant la rotation du premier couvercle par 15 rapport à la paroi. 5» Un dispositif selon la revendication 2, 3 ou 4 caractérisé par le fait que le premier joint coulissant 9 est logé dans la première ouverture afin de produire un joint pratiquement étanche aux gaz entre le bord circulaire du premier couvercle et 20 le bord limitant la première ouverture® 6» Un dispositif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que la seconde ouverture est circulaire et par le fait que la région périphérique du second couvercle délimite un bord circulaire qui s'ajuste librement dans le bord 25 intérieur limitant la seconde ouverture. 7. Un dispositif selon 6 caractérisé par le fait que le second couvercle comporte une partie mâle, limitée latéralement par un bord circulaire, du second couvercle afin de centrer ce second couvercle dans la seconde ouverture, et comporte5 à l'une 30 de ses extrémités, une bordure s'avançant radialement à l'extérieur au-delà du bord intérieur limitant la seconde ouverture* 8. Un dispositif selon la revendication 7 caractérisé par un roulement de butée 13 entourant la seconde ouverture-et qui est monté entre le premier couvercle et la bordure 14 du second 35 couvercle pour faciliter la rotation de ce dernier par'rapport au premier couvercle. - 91* Un dispositif selon la revendication 6, 7 ou 8 69 12804 10- 2007523 J caractérisé par le fait que le second joint coulissant 15 est disposé dans la seconde ouverture de façon à produire un joint pratiquement étanche aux gaz entre le bord circulaire du second couvercle et le bord intérieur limitant la seconde ouverture. 5 10. Un dispositif selon les revendications précédentes caractérisé par ie fait que l'outil est constitué par un canon à électrons 21 fixé au second couvercle, à l'aide du dispositif d'étanchéité:.3:8, afin de diriger un faisceau d'électrons contre la pièce placée dans la chambre. 10 11. Un dispositif selon la revendication 10 caractéri sé par le fait que le dispositif d'étanchéité 18 produit un joint coulissant 19 qui permet au canon à électrons de tourner, pendant le fonctionnement, par rapport au second couvercle, autour d'un axe 17 passant perpendiculairement à la troisième ouverture>16. 15 12. Un dispositif selon les revendications précéden tes caractérisé par le fait que le premier axe 5 et un troisième axe 17, qui passent centralement et perpendiculairement à travers la troisième ouverture 16, parallèlement au premier etau second axes, sont équidistants du second axe ll'ô