Brevet FR2050470A1 — publié le 19710402

i 2050470 La présente invention se rapporte à un dispositif pour assurer une étanchéité protectrice contre des gaz ou dés substances transportées par des gaz , pour l'intérieur du support horizontal ou du tube de traversée de paroi des manipulateurs commandés à 5 distance du type à commande principale et à commande asservie ainsi que l'étanchéité de l'espace annulaire existant entre le support tubulaire et l'ouverture ménagée dans la paroi . De tels manipulateurs comprennent généralement un bras principal de commande et un bras asservi qui sont chacun articulés sur l'une des 10 extrémités opposées d'un support tubulaire horizontal qui traverse une paroi verticale de blindage . Le tube detraversée est monté dans un manchon ou fourreau fixé dans la paroi de façon à permettre une rotation du tube de traversée autour de son axe longitudinal, ce qui assure la transmission d'un mouvement d'un côté vers l'au-15 tre, ou mouvement en X , du bras principal au bras asservi. Des manipulateurs de ce type sont décrits dans les Brevets des Etats.-Unis d'Amérique N° 2 888 154 et 3 139 990 . L'une des applications les plus courantes de tels manipulateurs est la manipulation de matières radioactives ou autres matières 20 dangereuses dans une zone dangereuse située d'un côté d'une paroi formant écran et destinée à protéger la zone située du côté opposé et où l'opérateur est placé .En fonction de la nature du travail à exécuter, la cellule asservie contient couramment une atmosphère gazeuse contrôlée, ou bien elle est maintenue à une pression réduite 25 de façon .à diminuer les risques de sortie de gaz ou de substances dangereuses transportées par des gaz . Pour éviter la mise en danger du personnel du fait de l'échappement de produits nocifs par l'ouverture ménagée dans la paroi formant écran et que traverse le manipulateur ou bien pour empêcher l'entrée du gaz atmosphéri-30 que dans la cellule, on doit prendre des précautions pour réduire au minimum ou supprimer tous les orifices par lesquels des matières nocives peuvent passer .Oa problème est compliqué par la nécessité de transmettre des mouvements de manipulation depuis le côté de l'écran où se trouve l'opérateur vers la cellule asservie . 35 Bien qu'une protection complète puisse être assurée par un manipulateur hermétique du type décrit dans le Brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 164 267, de telles installations ont tendance à être relativement coûteuses . Du fait qu'elles peuvent assurer une p rotection supérieure à celle qui peut être nécessaire dans 40 certains cas particuliers ,1a dépense élevée n'est pas toujours 70 24523 2 2050^70 .justifiée.Il est par conséquent nécessaire de disposer d'un dispositif de protection moins coûteux contre l'échappement de la cellule asservie des matières transportées par des gaz et pouvant être nocives pour l'opérateur et également d'empêcher une péné-5 tration de 1'atmosphère ambiante depuis le côté où se trouve l'opérateur du fait qu'une telle pénétration peut altérer L'atmosphère protectrice dans la cellule asservie du manipulateur .L'invention a pour but.de résoudre ces problèmes . L'invention concerne un dispositif étanche de traversée de 10 paroi empêchant la transmission de gaz ou de substances transportées par des gaz à l'intérieur du tube de traversée utilisé dans la plupart des cas en coopération avec uh blindage protecteur pour l'espace annulaire situé entre le tube de traversée du manipulateur et l'ouverture aménagée dans la paroi séparatrice dans la-15 quelle est engagé le support tubulaire . D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 20 la Fig.l est une vue partielle en élévation latérale,en par tie en coupe faite suivant un plan passant par l'axe longitudinal, montrant un tube de traversée d'un manipulateur à commande principale et commande asservie monté dans une paroi de séparation et utilisant un dispositif de protection étanche suivant l'inven-25. tion ; la Fig.2 est une vue en élévation en bout, en partie en coupe> faite suivant la ligne 2-2 de la.Pig.l. Sur les dessins, on a représenté l'extrémité, correspondant à la cellule asservie du support horizontal rotatif ou tube de 30 traversée 10 d'un manipulateur de commande à distance à commande principale et commande asservie .Le tube de traversée 10' s'étend à travers une paroi protectrice ou blindage protecteur 11 qui a une épaisseur importante .L'ouverture.permettant le passage du tube de traversée dans la paroi 11 est ordinairement munie d'un 35 tube stationnaire ou fourreau • 12-, Le tube- de traversée 10 est soutenu à l'intérieur du fourreau par un ensemble asservi de chariot à galets ( désigné dans son ensemble par la référence 14) à une extrémité et par un ensemble de chariot de commande à galets similaire ( non représenté) à son autre extrémité .Des chariots 40 à galets de ce type ont été décrits dans le. jBrevet des Etats-Unis d'Amérique N°3 410 4l8. 24523 3 2050470 L'ensemble asservi de chariot à galets comprend une bague 16 dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre du fourreau 12 de manière à pouvoir être reçue coaxialement dans ce dernier et dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur 5 au diamètre extérieur du tube de traversée 10 de façon à recevoir ce tube coaxialement .Approximativement à mi-distance entre les extrémités de la bague 16, il est prévu plusieurs courtes fentes longitudinales 17 réparties circonférentiellement autour de la bague et dans lesquelles des galets 18 sont montés à rotation sur 10 des axes 19 qui sont orientés perpendiculairement à des plans radiaux par l'axe longitudinal de la bague 16 .Les galets 18 sont positionnés de façon que leurs périphériesdépassent de la périphérie extérieure de la bague 16 afin de permettre aux galets de toucher le fourreau 12 sans qu'il se produise de contact direct entre 15 la bague et le fourreau .Les périphéries des galets l8 ne dépassent pas notablement de la périphérie intérieure de la bague 16 de façon à ne pas gêner le mouvement de rotation du tube de traversée 10 monté à l'intérieur de la bague 16. Plusieurs galets 20 sont montés sur les bords avant et arrière 20 de la bague 16 .Les galets 20 tournent autour d'axes horizontaux et parallèles , les galets proprement dits tournant dans des plans verticaux .Les axes des galets correspondants situés sur des faces opposées de la bague 16 sont alignés .De préférence, il est prévu trois galets sur chaque bord de la bague 16. Les galets 20 sont 25 disposés dans la bague 16 de manière que leurs périphéries dépassent de la périphérie intérieure de la bague 16 mais ne s'étendent pra-t iquement pas au delà du périmètre extérieur de la bague . Les galets 20 soutiennent le tube de traversée 10 dans son mouvement de rotation mais ils ne gênent pas le libip® déplacement de la ba-gue 16 dans le fourreau 12 de l'a paroi de protection .Comme représenté , un galet 20 est monté sur un axe 21 ajusté dans un manchon 22 qui est à son tour fixé dans le bord supérieur de la bague 16 et qui est maintenu en position par une vis de réglage 23. Les bagues 16 sont maintenues longitudinalement par rapport 35 au tube de traversée 10 au moyen d'une bague de retenue 24 fixée sur le tube 10 de chaque côté du chariot à galets . La bague de retenue 24 est munie d'une lèvre relativement étroite 25, dirigée vers l'intérieur et s'appliquant contre les faces des galets 20, suffisamment pour empêcher un mouvement longitudinal du chariot 40 à galets par rapport au tube de traversée .Chaque bague de retenue 24523 4 2050470 24 est fendue en un point de sa circonférence et ses extrémités sont reliées à l'aide d'une vis 26 qui permet de bloquer la bague sur la périphérie extérieure du tube de traversée . Un joint de protection étanche est réalisé dans l'intervalle 5 annulaire existant entre le tube de traversée 10 et le manchon 12 de la façon suivante : une bague d'étanchéité 27 formée de caoutchouc flexible ou d'une résine synthétique analogue à du caoutchouc ( qui a une section droite en forme de U avant compression) est comprimée et ajustée dans l'intervalle annulaire .Le joint 27 10 présente, en section droite, une partie 28 formant couronne ,une branche courte 29 d'un côté et une branche longue 30 de l'autre côté . En vue en élévation , ces branches ont une forme annulaire. Les organes d'étanchéité sont interposés entre une série de bagues de montage comprenant une bague intérieure 31, une bague 15 intermédiaire 32 et une bague extérieure 33- La branche courte 29 du joint est maintenue entre et comprimée, par les bagues intérieure 31 et intermédiaire 32. La branche extérieure 30 de la bague d'étanchéité est maintenue et comprimée entre la bague centrale 32 et la bague extérieure 33. Les organes d'étanchéité et les bagues sont 20 maintenus assemblés, par exemple au moyen de plusieurs vis 34 qui sont réparties circonférentiellement autour des bagues et qui traversent chaque bague de manière à pénétrer dans la bague 16 du chariot à galets . Des entretoises 35' maintiennent les bagues 31 à 33 espacées extérieurement des galets 20 de façon à ne pas gêner 25 la rotation de ces derniers . La couronne 28 de la bague d'étanchéité 27 est appliquée contre le tube fixe 12 et elle forme ainsi avec celui-ci un joint d'étanchéité fixe .La branche longue 30 du joint 2J est plus large que l'intervalle annulaire existant entre le fourreau 12 et le tube 30 rotatif 10 de sorte qu'elle est légèrement déformée comme représenté afin d'établir une étanchéité par rapport à la surface extérieure du tube rotatif 10 en vue de permettre sa rotation libre.La largeur additionnelle de la partie d'étanchéité 30 compense automatiquement toute usure de la surface du joint qui est en contact de glisseœent 35 avec le tube de traversée 10. Comme cela est bien connu dans la technique des manipulateurs, le mouvement alternatif ou en "Y" du bras de commande en se rapprochant et. en s'éloignant de la paroi d'isolement 11 est transmis au bras asservi au moyen de deux barres d'accouplement 36 espacées 40 verticalement et situées dans un plan vertical passant par l'axe 24523 5 2050470 longitudinal du tube de traversée lorsque les bras du manipulateur sont dans la position de repos . Les extrémités des barres 38 sont reliées aux bras de commande et asservi suivant une disposition en parallélogramme„de manière î» lorsque la barre supérieure 5 est déplacée dans une direction, la barre inférieure soit déplacée dans la direction opposée . Le tube de traversée 10 est obturé à l'aide d'un écran transversal formé de deux ensembles d'étanchéité se présentant sous forme de plaques circulaires 37 maintenues parallèles et espacées 10 l'une de l'autre par un anneau 38 ajusté contre la surface intérieure du tube de traversée 10. Le bord intérieur de chaque plaque 37 est évidé de manière à recevoir une bande torique 36 qui est comprimée contre les extrémités de l'anneau 38 et contre la paroi intérieure du tube de traversée lorsque les plaques sont rappro-15 chées l'une de l'autre et bloquées à l'aide des vis 40. Chaque plaque 37 comporte deux trous ou encoches 4l espacés verticalement et dans lesquels passent les barres 36 .Chaque trou 41 de passage d'une barre est recouvert par une plaque 42 entourant le trou, associé à un joint d*étanchéité 43 et fixée ài l'aide de 20 plusieurs vis 44.Un élément flexible 45 ou chaussette , de forme tubulaire allongée et de préférence conique, est fixé sur ou venu de matière avec la plaque 42 de façon à établir un joint d'étanchéité au gaz et il est disposé autour de la barre 36. L'extrémité opposée de l'élément 45 est fixée de.façon étanche aux gaz sur la 25 barre au moyen d'un collier 46, d'un boulon 47 et d'un écrou 48. Comme le montre la Pig.l, la barre supérieure 36 est placée dans sa position limite de déplacement en direction de la cellule asservie tandis que la barre inférieure est placée dans sa limite correspondante dé déplacement dans une direction l'éloignant de la 30 cellule asservie .En conséquence, l'élément flexible 45 prévu d'un côté de la cloison d'isolement se trouve dans la condition complètement sortie tandis que l'élément correspondant prévu pour la même barre sur le côté opposé de la paroi d'isolement se trouve dans la condition limite de retrait . Les barres d'accouplement 35 peuvent être déplacées alternativement en vue d'entraîner le bras asservi dans son mouvement en "Y" .L*étanchéité étant assurée autour des barres 36 afin d'empêcher la transmission de gaz indésirables ou de particules transportées par des gaz-, sur les orifices prévus dans la paroi d'isolement permettant-le.passage et 24523 6 2050470 D'autres mouvements sont transmis du bras de commande au bras asservi du manipulateur au moyen d'organes de transmission de mouvement linéaire tels que des courroies et des câbles ,comme cela est bien connu dans la technique . Une fente horizontale cen-5 traie 49 est ménagée dans cSjia-que plaque transversale 37 pour laisser passer les dites courroies et câbles .Pour réduire au minimum le passage de gaz ou de substances nocives dans les dites fentes, chaque fente est recouverte par un presse-étoupe 50 comportant une bride périphérique 51 permettant sa fixation sur la plaque 37 10 à l'aide de vis 52. Un joint d'étanchéité 53 situé au-dessous de 1 a bride assure une étanchéitë correcte entre le presse-étoupe et la surface de la plaque . Le presse-étoupe 50 comporte une fente allongée 54 qui est alignée avec la fente 49. Deux tampons élastiques tels que des tampons râcleurs en feutre 55 sont dis-15 posés dans le presse-étoupe de manière que leur interface soit située entre les fentes 49 et 54. Les courroies et câbles d'entraînement sont disposés entre les tampons râcleurs en feutre dans cette interface . Bien que ne procurant pas une étanchéité absolue, les râcleurs 20 en feutre empêchent pratiquement tout passage de substances indésirables à partir de la cellule asservie et par les fentes 49 prévues pour le passage des courroies et câbles d'entraînement.On exploite avantageusement de la manière suivante la légère fuite qui peut se produire ;1'intervalle entre les plaques 37 forme une 25 chambre à gaz 57» *1 est prévu dans la plaque 37 un raccord 58 dirigé vers le côté où est situé l'opérateur de manière à assurer la liaison avec une source d'alimentation en gaz qui peut être de l'air, ou bien dans le cas où il est prévu une atmosphère contrôlée dans la cellule asservie, ce gaz peut avoir la même composition 30 que ladite atmosphère contrôlée . La chambre 57 est habituellement maintenue à une pression légèrement supérieure à la pression de la cellule asservie et à la pression ambiante dans le poste occupé par l'opérateur, de sorte que la fuite contrôlée qui se produit à partir de la chambre 57 35 s'effectue vers la cellule asservie d'un côté et vers l'environnement de l'opérateur de l'autre côté . Ainsi, on empêche efficacement des substances contaminantes portées par l'air ou des gaz prove -nant de la cellule asservie de traverser la paroi d'isolement et on empêche de la même façon d.es gaz atmosphériques se trouvant 40 du côté principal de pénétrer dans la cellule . 24523 7 2050470 En variante, dans certains cas, la chambre 57 peut être maintenue sous pression réduite en reliant le ressort 58 à une source de vide afin d'aspirer le gaz de fuite . Une atmosphère gazeuse identique à celle de la chambre 57 5 est maintenue dans la chambre annulaire entourant la partie extérieure du tube de traversée entre les joints 27 espacés l'un de l'autre .Ceci est réalisé au moyen de conduits 59 ménagés dans l'anneau 38 et le conduit 60 ménagé dans le tube de traversée 10 . Un canal annulaire 6l est de préférence prévu autour de la péri-10 phérie extérieure de l'anneau 38 de manière à maintenir une communication de gaz entre l'orifice 59 et l'orifice 60 même si ces orifices ne sont pas alignés .L'alimentation en gaz peut être contrôlée de façon à être averti d'un écoulement excessif de gaz ,par exemple dans le cas d'une fuite due à une rupture de joint d'étan-15 chéité . Le dispositif de protection étanche a été représenté comme comprenant deux joints annulaires 27 et deux plaques d'étanchéité 37 associés au chariot à galets à l'extrémité du tube de traversée correspondant au bras asservi. En variante, le dispositif d'étan-20 chéité peut être prévu à l'extrémité du tube de traversée correspondant au bras principal ou bien une moitié de chaque paire d'éléments d'étanchéité peut être prévue à l'extrémité correspondant à la partie de commande et l'autre moitié à l'extrémité correspondant à la partie asservie . Comme indiqué sur les Fig. , des 25 trous 62 pour le passage des mains sont ménagés dans le tube de traversée en vue de permettre l'accès pour le montage . 24523 8 2050470 REVENDICATIONS 1-Dispositif de protection étanche empêchant le passage de gaz ou de substances transportées par des gaz au travers du support tubulaire horizontal d'un manipulateur commandé à distance du ^ type comportant une commande principale et une commande asservie dans lequel un mouvement en Y est transmis par des barres d'accouplement dans lequel d'autres mouvements sont transmis par des organes de transmission de mouvement linéaire, dispositif d'étanchéité caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ensembles d'étanchéité espacés l'un de l'autre et disposés dans le support tubulaire horizontal du manipulateur ,lesdits ensembles d'étanchéité s'étendant transversalement à l'axe longitudinal du support tabulaire, et étant appliqués étroitement contre la paroi intérieure du support tubulaire et comportant des passages permettant le mouvement desdites barres et des organes de transmission de mouvement linéaire ,une chambre à gaz située entre lesdits ensembles d'étanchéité, un raccord prévu dans l'un desdits ensembles pour relier ladite chambre à une source de gaz comprimé ou à une source de vide, des moyens de recouvrement fixés sur lesdites barres et lesdit& ensembles d'étanchéité au-dessus desdits passages afin de permettre un mouvement des barres d'accouplement , et des or-gines d'étanchéité prévus dans les ensembles d'étanchéité pour lesdits passages afin de permettre un mouvement des organes de transmission de mouvement linéaire . 2-Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de recouvrement sont constitués par un fourreau flexible imperméable aux gaz, entourant lesdites barres d'accouplement et fixé sur cette barre à une extrémité de façon étanche au gaz, et fixé à l'autre extrémité sur l'ensemble d'étanchéité ^0 d'une façon également étanche aux gaz . 3-Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit fourreau a une forme allongée et conique, son extrémité conique étant fixée avec ladite barre . 4-Dispositif suivant la revendication 1. caractérisé en ce 35 que les moyens d'étanchéité des organes de transmission de mouvement linéaire sont constitués par deux éléments râcleurs élastiques appliqués l'un contre l'autre, lesdits organes de transmission de mouvement linéaire étant agencéa pour passer , à l'interface, entre lesdits éléments râcleurs . 40 5-Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce 70 24523 9 2050470 que les éléments râcleurs sont en feutre . 6-Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que deux bagues d'étanchéité sont logées dans l'intervalle annulaire existant entre le support tubulaire horizontal du manipula- 5 teur et l'ouverture de la paroi dans laquelle le manipulateur est monté, l'intervalle existant entre lesdites bagues d'étanchéité communiquant avec ladite chambre à gaz. 7-Disrositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que chacune desdites bagues d'étanchéité a une section droite en 10 U, la partie en couronne de la bague en U étant pressée en contact d'étanchéité stationnaire contre 1'ouverture de la paroi, et une branche de la bague en U entrant en contact avec la surface extérieure du support tubulaire horizontal de façon à glisser contre ce dernier lors de son mouvement de rotation . 15 8-Dispositif suivant la revendication 6 , caractérisé en ce que ledit support tubulaire horizontal est soutenu par au moins deux chariots à galets et au moins l'une des bagues d'étanchéité de ladite paire de bagues est montée sur la face avant de l'un desdits chariots à galets.tandis que l'autre bague d'étanchéité 20 ladite paire est montée sur la face arrière de l'un desdits chariots à galets . 9-Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ensembles d'étanchéité espacés l'un de l'autre et disposés dans le support tubulaire horizontal d'un 25 manipulateur, lesdits ensembles d'étanchéité s'étendant transversalement à l'axe longitudinal du support tubulaire, et étant appliqués étroitement contre la surface intérieure du support tubulaire et comportant des passages permettant le mouvement des -dites barres et des organes de transmission de mouvement linéaire, 30 une chambre à gaz située entre lesdits ensembles d'étanchéité, un raccord prévu, dans l'un desdits ensembles pour relier ladite chambre à une source de gaz sous pression ou à une source de vide, un fourreau allongé, flexible et imperméable aux gaz entourant chaque barre d'accouplement et fixé sur cette barre de façon étan-355 che aux gaz, à une extrémité, et fixé, à l'autre extrémité, de façon étanche aux gaz sur l'ensemble d'étanchéité au-dessus des ouvertures de passage de ladite barre, deux éléments râcleurs élastiques en butée l'un contre l'autre prévus dans les ensembles d'étanchéité, les organes de transmission de mouvement linéaire 40 étant adaptés pour passer de façon étanche entre lesdits éléments 70 24523 10 2050470 râcleurs à leur interface, et deux bagues d'étanchéité disposées dans l'intervalle annulaire existant entre le support tubulaire horizontal et l'ouverture de la paroi dans laquelle le manipulateur est installé, l'intervalle existant entre lesdites bagues 5 d'étanchéité étant en communication .avec ladite chambre à gaz . 10-Dispositif suivant la revendication S, caractérisé en ce que ledit support tubulaire horizontal est porté par au moins deux chariots à galets espacés l'un de l'autre , au moins une des cfeux bagues d'étanchéité étant montée sur la face avant de l'un 10 desdits chariots à galets tandis que l'autre bague de la paire est montée sur la face arrière d'un desdits chariots à galets , chacune desdites bagues d'étanchéité ayant une section droite en forme de U, la couronne de ladite partie de la bague en forme de U étant appliquée de façon étanche et fixe contre la surface 15 de l'ouverture de la paroi, et une branche de la partie en U de la bague étant en contact de glissement et étanche avec la surface extérieure du support tubulaire horizontal^