Brevet FR2226888A1 — publié le 19741115

La présente invention concerne les passages étanches au travers d'une paroi séparant deux milieux, passages qui peuvent tre déplacés sur cette paroi le long d'un trojet défini b l'avance sons rupture d'étanchéité ou cours de ce déplacement. Actuellement, ne sont guère connus que des passages tanches à poste fixe, qui permettent de mouvoir des axes en rotation ou en translation axiale, et quelquefois de balayer un secteur d'espace lorsque ces passages sont associés à une rotule qui est reliée de façon étanche 6 la paroi. Tout ceci n'apporte qu'une solution partielle aux divers mouvements et opérations que l'on souhaiterait effectuer a l'intérieur d'un espace confiné. C'est par exemple le cas des divers travaux qui relèvent des techniques do"bottes b gantsw à otmosphEre contrlée lorsque l'on manipule des produits ou des effluents toxiques, corrosifs, radioactifs, dégradables par l'atmosphère ambiante, etc.... Il en est de Mme des interventions qui doivent s'effectuer sous vide a l'intérieur d'enceintes (ou récipients) et que l'on désire commander de l'extérieur de cette enceinte ; et plus généralement pour toute opération effectuée dans un milieu de composition chimique et de conditions physi- ques déterminées à partir d'un milieu différent, au travers de la paroi de séparation. Des dispositifs ont été proposés assez récemment selon lesquels un récipient mobile glisse de façon étanche sur la paroi en s'appuyant sur les bords d'une ouverture figurant le trajet du passage étanche, ainsi que sur un ruban qui recouvre cette ouverture. Ces dispositifs sont coûteux et limités dans leurs applications. Ils imposent en effet des tolérances géométriques précises pour mettre de niveau les bords de l'ouverture et le ruban, ainsi que des états de surface soignés afin d'éviter les fuites lors du déplacement du récipient. Ces sujétions fpnt également que ces dispositifs sont d'emploi difficile pour des trajets de grande longueur, et qu'il est impossible de les utiliser pour des surfaces ou des trajets de formes quelconques. Le dispositif selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dons celui-ci en effet il est possible de mouvoir, sons rupture d'éton- chéité, un passage porté par un récipient, sons que l'on ait 3 se soucier de tolérances géométriques des bords de l'ouverture dans la paroi, de leur état de surface, de la forme de cette paroi, de la forme et de la longueur du trajet. Le récipient ne vient en oucun moment en appui sur la paroi. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante : considérons donc deux milieux séparés par une paroi étanche et supposons que l'on désire intervenir d'un milieu l'autre le long d'une courbe donnée découpée dans cette paroi : on s'y prendra comme suit ou d'une fa çon analogue : On place un dispositif désigné dans ce texte par"passage mobile é- tanche (PME) qui sera lié de façon étanche à la dite paroi. Ce PME comporte plusieurs organes importants : a) un raccord souple particulier qui recouvre la courbe de déplacement considérée b) une chambre mobile spéciale (récipient) glissant de faon étanche sur ce raccord. Elle assure l'ouverture et la fermeture du raccord à l'in- térieur de la chambre c) des organes annexes : outils et passages à poste fixe sur la chombre, auxiliaires extérieurs, etc... En conséquence, la frontière qui sépare un milieu de l'autre milieu comprend : la paroi, le raccord souple et la chambre. Le principe de fonctionnement du PME et ses caractéristiques sont les suivants : Le raccord est constitué de deux rubans souples (matières plastiques ou autres) de section droite en forme de L. Ces rubans sont posés et/ou scellés sur la paroi considérée faisant frontière entre un milieu et l'au- tre. Ils reposent directement sur cette paroi ou par l'intermédiaire d'une pièce support. Ils sont placés en vis-à-vis et viennent en contact l'un sur l'autre de façon étanche par leur face (ou lèvre) qui est grossière ment perpendiculaire à la dite paroi. On dispose ainsi d'un raccord souple qui recouvre et décrit la courbe le long de laquelle on veut déplacer un passage étanche qui permettra une intervention d'un milieu ci l'autre. Les lèvres de ce raccord, plaquées l'une sur l'outre de façon étanche, saront ouvertes pour accéder au travers du raccord. Afin d'effectuer cette ouverture du raccord sons rupture de continuité de la frontière séparant les deux milieux, on utilise une chambre spéciale. Cette chambre mobile est placée à cheval sur les lèvres dressées du raccord qu'elle enserre et sur lequel elle se déplace de façon étanche. A l'intérieur de cette chambre, le raccord est ouvert par séparation des lèvres en appui, puis refermé avant de quitter la chambre. En son principe, cette chambre qui assure l'ouverture et la fermeture automatique du raccord et ce dernier sont semblables à une double fermeture éclair. Nous verrons leurs dispositions caractéristiques qui ont été élaborées pour assurer et garantir les étanchéités. Sur la chambre mobile est prévu un passage pour intervention d'un outil contenu dons la chambre, ce passage est situé en regard de l'ouverture du raccord. Les idées précédentes sont illustrées sur la figure 1. La frontière qui sépare les milieux (1) et (2) est constituée d'une paroi (3), du raccord souple (4), de la chambre mobile (5), et des auxiliaires de cette dernière (6) et (7). La courbe (ou trajet) le long de laquelle on veut intervenir d'un milieu sur l'autre est ici représentée par la séparation (8). Le raccord est formé de deux rubans qui reposent respectivement par leurs faces (9) et (10) sur la paroi (3), leurs faces (lèvres) dressées (11) et (12) sont plaquées l'une sur l'autre. Le chariot avale en quelque sorte ces lèvres dressées. L'ouverture et la fermeture du raccord, par séparation puis réunion des deux lèvres, se fait à l'intérieur de la chombre. Les lèvres des rubans possèdent des emboîtements qui sont forcés l'un dans l'autre pour la fermeture. L'élasticité de ces emboîtements suffit b maintenir ces lèvres l'une contre l'autre (snap action). Il suffit d'un graissage pour rendre étanche cet assemblage. Une surpression du milieu extérieur (1) (figure 1), contribue 6 appliquer ces lèvres et parfait l'é tonchéité. Ces emboîtements assurent également un positionnement correct et reproductible d'une lèvre sur l'autre. Des surépaisseurs profilées avec le ruban (de mme que les emboîte- ments) servent de guides aux lèvres du raccord lorsque celles-ci s'enga- gent dans l'ouverture ménagée dans la chambre. Elles servent également à guider de façon précise chaque lèvre sur les portées correspondantes de la chombre, de façon à ce que le glissement de ces lèvres sur ces portées puissent se faire sans préjudice pour l'étanchéité, alors que l'on ouvre puis que l'on ferme le raccord. Sur la figure 2, on voit une section droite des deux rubans en vis-b- vis avec leurs lbvres respectives 11 et 12. Les emboîtements sont réalisés par les nervures mâles 13 de la lèvre 12 avec les nervures femelles 14 de la lèvre 11. Les guides profilés 15 possèdent un pan coupé 16 qui servira à faciliter le graissage d'étanchéité lorsque les lbvres sont emboîtées l'une contre l'autre. Les faces d'appui possèdent des rainures (17) qui, enduites d'une graisse, facilitent simplement l'étanchéité sur la paroi support. Sur la figure 3, on voit la section droite de deux rubans constituant un raccord, sur lesquels est prévue une sécurité supplémentaire pour l'é tonchéité (anneau de garde). La surpression extérieure plaque l'une contre l'autre les parties souples 21 des lèvres, comprises entre les profilés 15 et 22 qui portent les nervures d'emboRtement. Afin d'assurer un préserrage des lèvres-réolisé dans les exemples précédents par des nervures mâles et femelles en regard les unes des autres-on trouvera éventuellement avantage à employer d'autres méthodes. Par exemple, on obtiendra un placage d'un ruban sur l'cutre en utilisant des rubans magnétiques ; ou encore on prendra un jonc élastique (60), (figure 6), qui serrera les bords jointifs des lèvres. Le jonc est ôté puis remis en place pour ouvrir localement le raccord ; ces opérations sont faites 6 l'intérieur de la chambre. Afin de maintenir une étanchéité complète au cours des déplacements, le raccord et la chambre mobile qui assure 1'ouverture et la fermeture du raccord, sont conçus de façon originale. Nous avons vu que le raccord était caractérisé par des lèvres perpen diculaires à l'appui du raccord sur la surface considérée et que ces lè- vres étaient serrées l'une sur l'autre tout au long du raccord de façon tanche. La chambre mobile, quant à elle, vient chevaucher ces bords relevés. Elle joue le r8le d'un double traineou de"fermeture éclair"qui ouvriroit et refermerait tout aussitôt cette fermeture (ou raccord) au cours de son déplacement, mois qui également doit répondre aux impératifs d'étan- chéité. Il est à noter que cette chambre mobile ou traîneau ne vient en aucun moment en appui sur la paroi, elle est supportée par des moyens ap propriés qui assurent également son déplacement. La chambre mobile est dotée des traits caractéristiques suivants : -elle vient chevaucher les bords relevés des livres, -elle possède un ou plusieurs joints d'étanchéité qui frottent sur les lè- vres du ruban, -des dispositifs de guidage du ruban, à l'intérieur du volume délimité par la chambre et les joints d'étanchéité, sont prévus, qui assurent l'ouverture et la fermeture du raccord, -les rubans sont supportés à l'intérieur de la chambre par des pièces qui réduisent au minimum les forces de frottement (rouleaux ou surfaces glig- sontes), -une platine supérieure reçoit les outils destinés à intervenir d'un mi lieu à un autre par l'ouverture du raccord, (Lorsqu'il y a une différence de pression entre les deux milieux considérés, on s'arrange pour disposer les joints de telle façon que les efforts sur les lèvres des rubans soient réduits au minimum. Cette disposition réduira d'autant les forces de frottement associées aux déplacements de la chambre mobile). -des organes annexes contrôlant la nature du milieu à l'intérieur de la chambre (vide, atmosphère contrôlée, etc...), et d'autres servant à gui der l'outil d'intervention au cours des déplacements. La chambre mobile possède un joint d'étanchéité qui frotte et glisse sur le raccord (ou plutôt sur les livres de ce raccord) pendant ses déplacements. Ce joint particulier se referme sur lui-mme, il décrit une courbe qui s'appuie sur les faces extérieures des lèvres et qui passe d'une lèvre à l'autre en enserrant les guides 15 emboîtés. Sur la figure 4, on a représenté le raccord et la courbe (41) de contact de ce joint de chambre sur le raccord. A l'intérieur de la chambre les lèvres sont séparées, dégageant un espace (42), puis les guides (15) viennent s'emboîter à nouveau pour refermer le raccord grâce aux nervures (13) et (14). Le milieu extérieur (1) baigne le raccord jusqu'à la portée de ce joint dont la courbe est ainsi esquissée ; à l'intérieur de cette courbe le raccord est baigné par le milieu (2). Il convient évidemment de prendre toutes les dispositions adéquates pour que les lèvres souples frottent à tout moment sur l'entière longueur du joint alors que l'on déforme le raccord en ouvrant puis en refermant celui-ci. Pour améliorer l'étanchéité, on peut également prévoir un"anneau de garde"délimité par un double joint. Sur la figure 5, on indique le profil de ce double joint (41) et (43) qui conviendrait à un raccord pourvu luimme d'un double guidage faisont"anneou de garde" (voir figure 3). A supposer que l'on veuille réaliser le vide dans le milieu (2), il y aurait deux étages de pompage, le premier dans l'anneou de garde, entre les portées des joints 41 et 43, le second à l'intérieur du joint 41. La figure 7 représente une vue en plan de la chambre mobile, chevauchant sur le raccord. Les guides 15 des rubans pénètrent en 71 et ressortent en 72 ; des pénétrations sur la chambre servent au pompage 73 lorsqu'on travaille sous vide (par exemple), et en 74 à recevoir un outil qui est situé à l'aplomb de l'ouverture du raccord. La coupeoA de la figure 7 est représentée par la figure 8 : on a choisi des lèvres à double étanchéité avec deux guides 81 et 82 (voir également figures 3 et 5). La chambre mobile 87 chevauche le raccord 83, elle possède ici un anneau de garde délimité par les joints 84 et 85 qui frottent sur les faces extérieures des rubans ; le joint d'entrée est repré- senté par 86. La tubulure 88 symbolise un pompage de l'anneau de garde lorsque l'intérieur 89 de la chombre est maintenu sous vide. La figure 9 représente la coupe bB de la figure 7. La chambre mobile 98 chevauche le raccord qui est ici en position ouverte. Les joints 84 et 85 de cette chambre délimitent un anneau de garde qui est pompé par l'orifice 99. La chambre comporte une partie 99 qui assure l'écortement des rubons 83, ces rubans viennent en appui sur des rouleaux 100 tenus par 99. La distance entre ces rouleaux et les joints 84 et 85 est réglée de façon à maintenir en frottement ces joints sur les lAvres 83 du raccord. Dans cette figure nous avons encore indiqué un raccord a double 4ton- chéité et à deux guides 81 et 82. Nous avons indiqué également un canon à électrons qui joue le rôle d'outil et qui va réaliser le soudage 101 par faisceau d'électrons. Ce canon 91 comporte une cathode 92, une électrode 93, une anode 94 et une bobine de focalisetion 95. Il est relié par un joint flexible 97 a la chambre 98 ; des billes 96 permettent son déplacement sur la surface de la chambre, de façon à le maintenir aligné avec le chonfrein 101. La chambre est portée par une console 104 qui est déplacée mécaniquement sur les rails 105 du plateau 106. De nombreux outres organes annexes peuvent tre rapportés sur cette chambre mobile, nous citerons par exemple, lorsqu'il s'agit d'appliquer ce dispositif à des opérations de soudage par faisceau d'électrons, l'utilisation d'une jupe souple (90), en tresses métalliques qui est suspendue tout autour de la chambre et qui frotte sur les faces d'appui 9 et 10 des rubans. Cette jupe arrte les rayons X émis lors du soudage (voir figure 8), etc... Les efforts statiques dus à la différence de pression entre l'inté- rieur et l'extérieur de la chambre se limitent à ceux qui résultent de la surface d'ouverture du raccord. Ils sont donc très faibles. Les efforts dynamiques se limitent au frottement des joints d'étanchéité. Il est facile de fermer ce raccord sur lui-m8me lorsque le passage mobile doit faire le tour de la pièce dans son déplacement. Il suffit en effet de joindre les extrémités du raccord par vulcanisation. Sur les figures 10 et 11, on a représenté à titre d'exemple une version légèrement différente du raccord et de la chambre mobile. Le roccord comporte des guides 111 et 112 sur les faces extérieures des rubans. Ces guides servent également de joint sur lesquels va glisser la chambre 110. Les portées de ce joint sont marquées de hachures 118 sur la figure 11 ; ces guides glissent dans des rainures ménagées dans la chambre. La chambre 110 possède des joints d'entrée et de sortie 116 et 117. Les rubans sont ainsi accrochés sur la chambre coulissante. Dans ce cas, il n'y a pas besoin de les supporter par des rouleaux ou autres dispositifs. Afin d'éviter que les rubans ne se replient longitudinalement sur eux-mmes lors de l'ouverture du raccord, les rainures de guidage dans la chambre sont inclinées en 118 (figure 11) de façon a maintenir constam- ment en tension les faces 114 et 113 (figure 10). Eventuellement, on aura avantage b diminuer les frottements et à parfaire 1'étanchéité entre la chombre et les rubans en utilisant des joints d'étanchéité liquides tels que ceux qui ont été développés récemment. Des particules magnétiques sont mointenues en suspension fluide dans le liquide et conservées en place par application d'un champ magnétique en dépit des forces de pression qui s'exercent sur elles. Si l'on se reporte à la figure 9 par exemple, un jeu de quelques di xièmes de millimètres entre les rubans 83 et les bords 84 et 85 de la chombre, jeu grâce auquel la chambre va se déplacer sons frottement sur le raccord constitué des deux rubans, sera alimenté par une suspension liquide contenont de très fines particules magnétiques. Ces particules magnétiques sont soumises à un champ magnétique grâce a des pièces polaires qui les attirent sur le bord 85 ou 84. Ces forces magnétiques retiennent les particules et par capillarité le liquide de la suspension, en dépit des différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre, le liquide constitue un joint d'étanchéité. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant le déplacement d'un passage étanche sur une paroi de forme quelconque séparant deux milieux, selon un trajet prédéter- miné, caractérisé par le fait qu'il comporte un raccord souple que l'on peut ouvrir et qui recouvre le trajet considéré, une chambre mobile spé- ciale qui ne s'appuie pas sur la paroi, des organes annexes portés par la chambre. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le raccord souple est constitué de deux rubans en forme de L. Ces rubans sont appliqués de façon étanche l'un contre l'autre par leur surface per pendiculaire à la paroi contre laquelle ils sont serr6s. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le raccord est ouvert par séparation des deux rubans, l'ouverture et la fermeture de ce raccord s'effectuant à l'intérieur de la chambre mobile. 4. Dispositif selon la revendication 2 selon lequel des moyens mécaniques ou magnétiques maintiennent ces rubans appliqués l'un contre l'autre mme en l'absence d'une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre. 5. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel le raccord souple est refermé sur lui-mme par vulcanisation des deux rubans lorsque le passage mobile doit se déplacer autour d'une pièce. 6. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que la chambre mobile chevauche les faces en contact des rubans sans s'appuyer sur la paroi de séparation, et se déplace sur le raccord sans rupture d'é- tanchéit6. 7. Dispositif selon 4, caractérisé par le fait que des guides et des rainures de guidage sont respectivement prévus sur les rubans et dans la chambre. Ces guides coulissent dans les rainures et assurent éventuellement une fonction d'étanchéité avec cette chambre. 8. Dispositif selon 6 caractérisé par le fait qu'un anneau de garde d'étanchéité est prévu dans la chambre. 9. Dispositif selon 6 caractérisé par le fait que les joints d'étanch6it6 sont des liquides chargés de particules magnétiques, maintenus en place dans la chambre par application d'un chomp magnétique. 10. Dispositif selon 9, caractérisé par le fait que la chambre contient un canon à électrons et comporte une jupe souple de protection contre les rayons X.