Brevet FR2605403A1 — publié le 19880422

INDICATEUR DE DEBIT ET CIRCUIT DE VENTILATION D'ENCEINTES DE CONFINEMENT COMPRENANT UN TEL INDICATEUR DESCRIPTION La présente invention concerne un indicateur de débit de fluide, et notamment de gaz. Elle s'applique avantageusement au contrôle du débit de l'air ou du gaz circulant dans le circuit de ventilation d'une enceinte de confinement. Les enceintes de confinement telles que des bottes à gants sont utilisées pour effectuer des travaux sur des produits radioactifs, toxiques ou dangereux, ou sur des matières sensibles aux composants atmosphériques, ou encore pour effectuer des travaux nécessitant un milieu stérile. Ces enceintes de confinement sont toujours équipées d'un circuit de ventilation qui permet de garantir la sécurité du personnel et la protection des produits manipulés. Cette garantie est obtenue à la fois en maintenant l'atmosphère interne en légère dépression ou en légère surpression, selon que cette atmosphère est dangereuse ou stérile, et en maintenant l'atmosphère interne dans un état compatibLe avec l'utilisation proposée. Le débit d'air ou de gaz dans le circuit de ventilation constitue une caractéristique essentielle de ce circuit. En effet, dans les conditions normales de travail, ce débit permet de renouveler l'air de L'enceinte à un taux de renouvellement horaire généralement compris entre 1 et 10. Il doit également maintenir l'atmosphère à l'intérieur de l'enceinte en légère dépression ou en légère surpression selon les travaux effectués. De plus, dans le cas où une fuite accidentelle se produit dans l'enceinte de confinement, par exemple par suite de la rupture d'un gant, le circuit de ventilation comprend des systèmes de sécurité permettant d'accrottre considérablement le débit pour maintenir La dépression ou la surpression souhaitée. Afin d'assurer la surveillance de ce débit, les circuits de ventilation des enceintes de confinement sont généralement équipées d'un débitmètre. Ce débitmètre a le plus souvent la configuration illustrée par la figure 1. Comme L'illustre cette figure, un tel débitmètre comprend un bottier fermé 10 comportant une paroi latérale cylindrique de révolution 10a et deux fonds lOb fixés de façon étanche de part et d'autre de cette paroi 10a. Le gaz dont on désire mesurer le débit pénètre dans Le bottier 10 par un tube d'entrée 12 et en ressort par un tube de sortie 14, ces deux tubes traversant La paroi cylindrique 10a du bottier. Le tube 12 se prolonge à l'intérieur du bottier 10 et il porte à son extrémité un volet 16. Ce volet 16 est articulé à l'extrémité du tube 12 par un axe 18 parallèle à l'axe de la paroi latérale 10a du bottier. L'indicateur de débit de la figure 1 est orienté de telle sorte que le volet 16 obture normalement par gravité l'extrémité du tube d'entrée 12 lorsqu'aucun fluide ne circule dans ce dernier. Dès qu'une circulation de fluide s'établit entre les tubes 12 et 14, le volet 16 se soulève en pivotant autour de son axe 18. Une indication du débit est ainsi obtenue soit par une observation directe du déplacement du volet 16 au travers d'un fond transparent du boitier 10, soit en plaçant à l'extérieur de ce dernier une aiguille indicatrice solidaire de l'axe 18 du volet. Si le débitmètre représenté sur la figure 1 donne une indication satisfaisante de l'état de fonctionnement normal ou de sécurité du circuit de ventilation, puisque la position du volet 16 est totalement différente dans ces deux conditions de fonctionnement, iL présente une sensibilité et une précision médiocres. En effet, à un faible pivotement du volet en éloignement de sa position de fermeture correspond une augmentation importante de La section de passage du fluide au travers du débitmètre. Avec un tel indicateur de débit, il n'est donc pas possible de surveiller Les faibles variations de débit se produisant en fonctionnement normal par suite du colmatage progressif des filtres placés dans le circuit de ventilation. La présente invention a precisement pour objet un indicateur de débit de fluide présentant une sensibilité très accrue par rapport au débitmètre de la figure 1, pour les faibles débits, et une sensibilité plus réduite pour les forts débits, tout en introduisant une perturbation minimale de l'écoulement du fluide. Dans son utilisation dans le circuit de ventilation d'une enceinte de confinement, un tel débitmètre permet ainsi de surveiller le colmatage des filtres en fonctionnement normal, donc à faible débit, et de détecter immédiatement une rupture d'étanchéité conduisant à un accroissement rapide du débit. De façon plus précise, l'indicateur de débit de fluide selon L'invention comprend un bottier fermé comportant une paroi latérale cylindrique de révolution autour d'un axe donné et deux fonds fixés sur cette paroi, un tube d'entrée de fluide traversant la paroi latérale du bottier et présentant à l'intérieur du bottier une extrémité normalement obturée par un volet monté pivotant sur ladite extrémité autour d'un axe d'articulation parallèle à l'axe de la paroi, en l'absence d'une circulation de fluide, et un tube de sortie de fluide présentant une extrémité débouchant dans ladite paroi, caractérisé en ce que l'axe d'articulation du volet est confondu avec l'axe de la paroi et en ce que le volet présente un bord d'extrémité et des bords latéraux délimitant avec la paroi et les fonds du bottier un passage de section réduite, indépendante de la position du volet autour de son axe, de telle sorte qu'un pivotement du volet en éloignement de ladite extrémité résultant d'une augmentation du débit de fluide définit successivement une première zone de fonctionnement à forte sensibilité, lorsque le bord d'extrémité du volet est situé entre les extrémités des tubes d'entrée et de sortie de fluide, et une zone de fonctionnement à plus faible sensibilité, lorsque Le bord d'extrémité du volet est situé en face de L'extrémité du tube de sortie de fluide. De préférence, l'extrémité du tube d'entrée de fluide est plane et inclinée de façon à faire saillie par rapport à un plan passant par l'axe de la paroi et perpendiculaire à L'axe de ce tube d'entrée, de telle sorte que le volet repose par gravité sur L'extrémité du tube d'entrée, en l'absence de circulation de fluide, Lorsque L'axe de la paroi est sensiblement horizontal. Grâce à cette disposition, il est possible d'utiliser L'indicateur aussi bien en position horizontale qu'en position verticale ou oblique. L'invention concerne également un circuit de ventilation d'une enceinte de confinement, ce circuit comprenant des moyens pour renouveler à un débit normal de fonctionnement donné l'atmosphère interne de L'enceinte et un indicateur de débit conforme à l'invention, le débit normal de fonctionnement étant situé dans la première zone de fonctionnement de L'indicateur. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de L'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, représente en vue de côté et en coupe un indicateur de débit selon la technique antérieure ; et - la figure 2 est une vue de côté et en coupe représentant un indicateur de débit conforme à l'invention. L'indicateur de débit représenté sur la figure 2 comprend un boîtier fermé 110 constitué d'une paroi latérale cylindrique de révolution 110a et de deux fonds plans en forme de disque 110b fixés de façon étanche aux extrémités, de la paroi 110a, perpendiculairement à l'axe de cette dernière. Un tube d'entrée de fluide 112 traverse de façon étanche la paroi 110a du bottier et se prolonge à l'intérieur de ce dernier. L'axe du tube 112 est orienté perpendiculairement à l'axe de la paroi 110a et situé à égale distance des fonds 11tub. L'axe du tube 112 est en outre décalé approximativement de la moitié du rayon du cylindre formé par la paroi 110a. De plus, le diamètre du tube 112 est très légèrement inférieur au rayon du cylindre formé par la paroi 110a. L'extremité du tube 112 situee à l'intérieur du bottier 110 est situee dans un plan passant par l'axe de la paroi 110a, ce plan étant incline de telle sorte que l'extréaité du tube fait saillie par rapport à un plan passant par l'axe de la paroi 110a et perpendiculaire à L'axe du tube 112. Un volet 116 est monté à l'extrémité du tube 112, de façon à obturer celle-ci par gravite lorsqu'aucun fluide ne circule dans le débitmètre. Ce volet 116 est articulé à l'extrémité du tube 112 autour d'un axe 118 confondu conformément à l'invention avec l'axe de la paroi 110a du bottier. Lorsque le débitmètre est disposé de telle sorte que l'axe 118 est sensiblement horizontal et lorsque le tube 112 est disposé en-dessous du plan horizontal passant par cet axe, l'obturation de l'extrémité du tube par le volet 116 est obtenue naturellement par gravité. De ce point de vue, on observera que le débitmètre peut fonctionner avec une orientation quelconque, c'est-à-dire aussi bien lorsque l'axe du tube 112 est orienté horizontalement, comme l'illustre la figure 2, que lorsque cet axe est oriente verticalement ou en oblique. Le volet 116 présente une forme approximativement rectangulaire. Ses bords latéraux adjacents aux fonds 110b du bottier ainsi que son bord d'extrémité adjacent à la paroi 110a définissent avec le boîtier un jeu délimitant un passage de section réduite pour le fluide. Compte tenu de la localisation de l'axe de pivotement 118 du volet selon l'axe de la partie 110a du boTtier, les dimensions de ce passage sont indépendantes de la position du volet autour de son axe 118. Le débitmètre représenté sur la figure 2 comprend également de façon connue un tube de sortie de gaz 114 dont l'extrémité est raccordée directement de façon étanche sur la paroi 110a du bottier. L'axe de ce tube 114a est confondu avec L'axe du tube d'entree 112. De plus, la section du tube 114 est identique à celle du tube 112. Lorsqu'un gaz tel que de l'air circule entre le tube d'entree 112 et le tube de sortie 114 de l'indicateur de débit qui vient d'être décrit en se referant à la figure 2, le volet 116 pivote autour de son axe 118 en s'éloignant de l'extrémité du tube 112 d'autant plus que le débit de gaz admis par ce dernier est important. Grâce aux caractéristiques particulières de L'indicateur de la figure 2, celui-ci présente deux zones de fonctionnement distinctes selon que la valeur du débit est inférieure ou supérieure à une valeur limite, pour laquelle le volet occupe la position 116' sur la figure 2. Dans la zone Zt pour laquelle le volet est situé entre sa position de fermeture et la position 116', l'écoulement du gaz entre le tube 112 et le tube 114 s'effectue pour l'essentiel par le passage de section réduite délimité entre les bords latéraux et d'extrémité du volet et les fonds 110b et la paroi 110a du boiter. Par conséquent, cette zone de fonctionnement Z1, qui correspond à des débits relativement faibles, se caractérise par une grande sensibilité et par une réponse sensiblement proportionnelle au débit de fluide. Lorsque le débit augmente de façon à amener le volet au-delà de la position limite 116', le bord d'extrémité de - ce volet arrive en regard de l'extrémité du tube de sortie 114, de telle sorte que la section de passage du gaz qui était précédemment limitée à une section réduite augmente brutalement de façon importante. On définit ainsi au-delà de la position limite 116' du volet une zone de fonctionnement Z2 dans laquelle la sensibilité de l'indicateur est plus faible et la réponse n'est plus proportionnelle au debit. Dans un tel indicateur, la réponse peut être connue soit par une observation directe du déplacement du volet au travers de l'un au moins des fonds 110b du bottier, qui sont alors transparents, soit en rendant le volet 116 solidaire d'une aiguille indicatrice extérieure au bottier, par l'intermédiaire de L'axe 118. Comme on l'a mentionné précédemment, un tel indicateur de débit trouve une application particulièrement avantageuse lorsqu'il est utilisé dans le circuit de ventilation d'une enceinte de confinement telle qu'une botte à gant. De préférence, bien que de manière non limitative, il est alors monté sur la conduite d'extraction du circuit, en aval des filtres. Dans cette application, la présence sur L'indicateur de deux zones de fonctionnement de sensibilité très différentes permet à la fois de suivre de façon précise L'évolution du débit dans les conditions normales de fonctionnement du circuit et de détecter immédiatement un incident tel qu'une rupture de gant conduisant à un accroSssement brutal du débit. De façon plus précise, dans les conditions normales de fonctionnement d'un circuit de ventilation, le taux de renouvellement horaire de l'atmosphère contenue dans l'enceinte est compris entre 1 et 10. Ce taux de renouvellement correspond à un débit situé dans la zone de fonctionnement Z1 de l'indicateur de la figure 2. La forte sensibilité de l'indicateur dans cette zone de fonctionnement permet alors de suivre avec précision la diminution du débit résultant du colmatage progessif des filtres contenus dans le circuit ou de toute autre cause (fermeture d'une vanne par exemple). Un remplacement des filtres peut ainsi être effectué dès que le débit devient trop faible. Lorsqu'une rupture d'étanchéité se produit dans l'enceinte, par exemple par suite de la rupture d'un gant, le circuit est conçu de telle sorte que le débit augmente brutalement. On se trouve alors immédiatement dans la zone de fonctionnement Z2 de l'indicateur. L'opérateur a ainsi connaissance immédiatement de l'incident. En graduant en nombre de renouvellements par heure le cadran de L'indicateur constitué par L'un au moins des fonds 110b lorsque ceux-ci sont transparents, on obtient une indication directe des conditions de fonctionnement de l'enceinte de confinement. Dans cette application particulière à la surveillance du débit dans le circuit de ventilation d'une enceinte de confinement, L'indicateur de débit selon l'invention est utilisé avantageusement pour détecter automatiquement des conditions de fonctionnement anormales conduisant à un débit nul (filtre d'admission colmaté ou vanne fermée) ou à un débit trop élevé (ouverture accidentelle d'une porte ou perte de confinement). A cet effet, des détecteurs de proximité (non représentés) peuvent détecter la venue du volet 116 en appui contre L'extrémité du tube 112 et la présence du volet dans la zone Z2. L'actionnement de ces détecteurs'déclenche automatiquement des systèmes d'alarme informant l'opérateur de ces conditions anormales. Bien entendu, L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit en se référant à la figure 2 mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, L'axe du tube de sortie 114 peut être décalé vers l'axe de la paroi 110a, par rapport à l'axe du tube 112, et ces deux axes peuvent ne pas être alignés. L'indicateur de débit selon l'invention peut aussi etre utilisé quel que soit le type de fluide, c'est-à-dire qu'il s'agisse d'un liquide ou d'un gaz. De même, son utilisation n'est pas limitée au circuit de ventilation d'une enceinte de confinement. L'indicateur selon l'invention peut en effet être utilisé dès qu'il est nécessaire de connaître avec une bonne précision un débit relativement faible et de détecter immédiatement un accroissement important du débit bien au-delå de sa valeur nominale. REVENDICATIONS 1. Indicateur de débit de fluide comprenant un bottier fermé (110) comportant une paroi laterale cylindrique de revolution (îlOa) autour d'un axe donne et deux fonds (110b) fixés sur cette paroi, un tube d'entrée de fluide (112) traversant ta paroi latérale du bottier et présentant à l'intérieur du bottier une extrémité normalement obturée par un volet (116) monte pivotant sur ladite extrémité autour d'un axe d'articulation (118) parallèle à l'axe de la paroi, en l'absence d'une circulation de fluide, et un tube de sortie de fluide (114) présentant une extrémité débouchant dans ladite paroi, caractérisé en ce que l'axe d'articulation (118) du volet (116) est confondu avec l'axe de la paroi (110a) et en ce que le volet (116) présente un bord d'extrémité et des bords latéraux délimitant avec la paroi (110a) et les fonds (110b) du bottier un passage de section réduite, indépendante de la position du volet (116) autour de son axe, de telle sorte qu'un pivotement du volet (116) en éloignement de ladite extrémité résultant d'une augmentation du débit de fluide définit successivement une première zone de fonctionnement (Z1) forte sensibilité, lorsque le bord d'extrémité du volet (116) est situé entre les extrémités des tubes d'entrée (112) et de sortie (114) de fluide, et une zone de fonctionnement (Z2) à plus faible sensibilité, lorsque le bord d'extrémité du volet (116) est situé en face de l'extrémité du tube de sortie de fluide (114). 2. Indicateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité du tube d'entrée de fluide (112) est plane et inclinée de façon à faire saillie par rapport à un plan passant par L'axe de la paroi et perpendiculaire à l'axe de ce tube d'entrée, de telle sorte que le volet (116) repose par gravité sur l'extrémité du tube d'entrée, en l'absence de circulation de fluide, lorsque L'axe de la paroi (110a) est sensiblement horizontal. 3. Indicateur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'un au moins des fonds (110b) est transparent. 4. Indicateur selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en position de fonctionnement, le bottier (110) est orienté de telle sorte que l'axe de La paroi laterale cylindrique (lîOa) est sensiblement horizontal et que les axes des tubes d'entrée (112) et de sortie (114) de fluide ont des orientations horizontales, verticales ou obliques. 5. Circuit de ventilation d'une enceinte de confinement, ce circuit comprenant des moyens pour renouveler à un débit normal de fonctionnement donné L'atmosphère interne de l'enceinte et un indicateur de débit, caractérisé èn ce que l'indicateur de débit est réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, le débit normal de fonctionnement étant situé dans la première zone de fonctionnement (Z1) de l'indicateur. 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que L'indicateur de débit est gradué en nombre de renouvellements de l'atmosphère interne de l'enceinte par heure. 7. Circuit selon L'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'alarme automatiques commandés par des moyens de détection d'une première position du volet (116) de L'indicateur de débit correspondant à l'obturation du tube d'entrée de fluide (112) et par des moyens de détection d'une deuxième position du volet (116) située dans la zone de fonctionnement (Z2) à plus faible sensibilité.