Brevet FR2617283A1 — publié le 19881230

CAPTEUR DE PRESSION POUR SYSTEME DE SURVEILLANCE D'UNE ENCEINTE. EN DEPRESSION DESCRIPTION La présente invention se rapporte à un capteur de pression pour un système de surveillance d'une enceinte en dépression. Ce capteur de pression s'applique notamment à un système de contrôle et de surveillance de boite à gants. Une boite à gants est une enceinte dans laquelle il est possible de manipuler des produits contaminés par exemple; un gaz approprié est introduit à l'intérieur de cette enceinte, la pression obtenue étant inférieure à la pression de l'atmosphère à l'extérieur de l'enceinte. Le maintien de la dépression à l'intérieur d'une boite à gants est absolument nécessaire à la sécurité du personnel qui manipule les produits contaminés situés à l'intérieur de cette boite. Le gaz introduit dans la boite est généralement un gaz neutre; la pression interne doit être régulée, par exemple entre un premier et un deuxième seuils de régulation de pression, le premier seuil ayant une valeur supérieure à celle du deuxième seuil. Généralement deux seuils d'alarme sont prévus: un premier seuil d'alarme de pression haute dont la valeur est supérieure à la valeur du premier seuil de régulation et un deuxième seuil d'alarme de pression basse dont la valeur est inférieure à la valeur du deuxième seuil de régulation. Une alarme est déclenchée à chaque fois que la pression à l'intérieur de la boite à gants égale la valeur du premier seuil d'alarme, ou devient égale à la valeur du deuxième seuil d'alarme. Il est connu de contr8Ler et de surveiller une boite à gants par un système qui est relié à au moins une vanne d'admission et une vanne d'extraction de gaz dans cette boite. Ce système comprend un premier et un deuxième moyens de détection des premier et deuxième seuils de régulation de pression dans la boite et un premier et un deuxième moyens de détection de seuils d'alarme de pression haute et de pression basse dans cette boite. Ce système comprend aussi un ensemble de contr8le relié à L'ensemble des moyens de détection de seuils de régulation et d'alarme, ainsi qu'aux vannes d'admission et d'extraction, pour réguler la pression dans la boite à gants, entre les premier et deuxième seuils de régulation. On connaît, dans l'état de la technique, des moyens de détection de seuil de type électrique et des ensembles de contr8le reliés aux moyens de détection de seuil, qui commandent les vannes de type électrique ou électronique. Toutefois, l'ambiance extérieure à la boite à gants présente des risques d'explosion, de telle sorte que le personnel court des dangers très sérieux. La demanderesse a déjà déposé une demande de brevet sous le n 85 13 890 du 19 septembre 1986 couvrant un système de surveillance qui permet de remédier à ces inconvénients en réalisant un système pneumatique pour détecter les seuils de pression de régulation déterminant l'ouverture ou la fermeture des vannes d'admission ou d'extraction de gaz. La présente invention a précisément pour objet un capteur de pression pour un système de surveillance d'une enceinte en dépression de type pneumatique pour détecter des seuils de régulation et des seuils d'alarme et fournir des informations appropriées au système de surveillance de l'enceinte. De manière plus précise, la présente invention concerne un capteur de pression pour un système de surveillance d'une enceinte en dépression, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une chambre; - un piston monté coulissant dans ladite chambre, ce piston délimitant dans ladite chambre d'une part un volume de pression de référence relié à une source de pression de référence et, d'autre part, un volume d'admission de la pression régnant dans l'enceinte en dépression surveillée; - ledit piston monté coulissant dans ladite chambre étant lesté à une valeur'telle qu'il passe d'un premier état d'équilibre à un second état d'équilibre lorsqu'un seuil de pression est franchi dans Ladite enceinte en dépression, le déplacement du piston entre le premier état d'équilibre et le second état d'équilibre fournissant une information au système de surveillance de l'enceinte en dépression. De préférence, ledit volume de pression de référence se trouve en-dessous du piston et Ledit volume d'admission de la pression régnant dans l'enceinte se trouve au-dessus de ce piston, ladite première position d'équilibre du piston correspondant à la fermeture d'une canalisation reliée au système de surveillance de l'enceinte en dépression, ladite:seconde position d'équilibre du piston correspondant à l'ouverture de cette canalisation, ce qui a pour effet de mettre un volume déterminé du système de surveillance en communication avec une pression de référence. Selon un premier mode de réalisation d'un capteur de pression destiné à détecter le dépassement d'un seuil de dépression dans ladite enceinte en dépression la canalisation reliée au système de surveillance de l'enceinte en dépression débouche dans ledit volume de pression de référence et en ce que le piston est lesté de manière à reposer sur l'orifice terminal de cette canalisation et à l'obturer aussi longtemps que la pression dans le volume d'admission de pression reste supérieur à un seuil prédéterminé, et à se soulever de cet orifice lorsque la pression régnant dans le volume d'admission de pression devient égale ou inférieure à ce seuil prédéterminé. Selon un second mode de réalisation d'un capteur de pression destiné à détecter le dépassement d'un seuil de surpression dans ladite enceinte en dépression la canalisation reliée au système de surveillance de l'enceinte en dépression débouche dans ledit volume d'admission de la pression de référence régnant dans l'enceinte et le piston est lesté de 4 2617 283 manière à être appliqué sur un orifice terminal de cette canalisation et à obturer cet orifice aussi longtemps que la pression dans le volume d'admission de pression reste inférieure à un seuil prédéterminé, et à s'abaisser de cet orifice terminal lorsque la pression dans le volume d'admission de pression devient égale ou inférieure à ce seuil prédéterminé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et- nullement limitatif, en référence aux figures annexées, sur lesquelles: la figure 1 est une vue d'ensemble d'une installation de boite à gants comportant un système de surveillance de type pneumatique et un capteur de pression conforme à l'invention adapté à ce système de surveillance; - la figure 2 est un schéma qui illustre la position relative des différents seuils de régulation et d'alarme par rapport à la pression nominale de fonctionnement de l'enceinte en dépression; - la figure 3 représente un capteur de pression de la figure 1 après le franchissement d'un premier seuil de régulation de dépression; - la figure 4 représente le capteur de la figure 1 après un deuxième seuil de dépression; - la figure 5 représente le capteur de la figure 1 apres un premier seuil de surpression; - la figure 6 représente le capteur de la figure 1 après franchissement d'un deuxième seuil de surpression. - On a représenté sur la figure 1 une vue d'ensemble d'une installation comportant, d'une part, une boite à gants désignée par la référence 2, un système de contr6le et de surveillance de la boite à gants, désignée par la référence 4, et un capteur de pression 6, conforme à l'invention, relié d'une part à la boite à gants 2 et d'autre part au système de surveillance 4 afin de lui fournir des informations concernant la 2 617 28 3 pression régnant à L'intérieur de La boite à gants. La boite à gants 1 est maintenue en dépression par rapport à la pression atmosphérique. A cet effet, elle comporte un circuit comprenant d'une part une vanne d'admission 8 et d'autre part - une vanne d'extraction de gaz, cette vanne d'extraction étant reliée à une pompe 12. La vanne 8 comporte une commande pneumatique 8a qui permet de l'ouvrir ou de la fermer à distance. De manière identique, la vanne d'extraction 10 comporte une commande pneumatique 10a qui permet de la commander à distance. Les vannes 8 et 10 sont commandées par le système de surveillance 4 en fonction de la valeur de La pression régnant dans La boîte à gants 2. La pression interne à la boite à gants doit être réguLée, par exemple entre un premier seuit de régulation de pression représenté par S1 sur La figure 2 et un deuxième seuil de régulation de pression désigné par 53 sur la figuree 2. L'origine "'0" désigne la pression nominale de fonctionnement de la boite à gants, cette pression nominale étant bien entendu inférieure à la pression atmosphérique. Le seuil S1 est un seuil de dépression relative. En d'autres termes, lorsque le seuil S1 est franchi, la dépression régnant à L'intérieur de la boite à gants 2 est trop forte par rapport à la valeur nominale de fonctionnement. Lorsque Le seuil S1 est franchi, le système de surveillance ouvre davantage la vanne d'admission 8 afin d'admettre davantage de gaz, de préférence un gaz neutre tel que L'argon, à L'intérieur de la boite à gants. Le seuil S3 est un seuil de surpression. Lorsque la valeur de ce seuil est franchie, La dépression régnant dans La boite à gants est trop faible par rapport à la valeur nominale de fonctionnement et il convient alors d'ouvrir La vanne 10 d'extraction afin d'augmenter l'aspiration de gaz à l'intérieur de la boÂte à gants. Au-delà des seuils de régulation S1 et S3, on trouve deux seuils d'alarme S2 et S4, respectivement un seuil d'alarme de dépression S2 et un seuil d'alarme de surpression S4. Lorsque ces seuils sont franchis, Le système de surveillance 4 déclenche un signal d'alarme permettant à un opérateur d'intervenir. A titre d'exemple, pour une dépression de 40 mm d'eau en fonctionnement nominal de la boite à gants par rapport à une pression de référence telle que la pression atmosphérique, les seuils S1, S2, S3 et S4 peuvent prendre les valeurs suivantes: - , -80, -20, -5, respectivement. Le capteur de pression 6 conforme à l'invention se compose d'un corps 20 à l'intérieur duquel sont délimitées quatre chambres cylindriques désignées dans l'ordre par les références 221, 222, 224 et 223 dans lesquelles des pistons P1, P2, P4, P3 respectivement sont montés coulissants. Les pistons P1 et P2 sont associés aux seuils de dépression Sl et S2, tandis que les pistons P3 et P4 sont associés aux seuils de surpression S3 et S4. La longueur de chacun des pistons est inférieure à la longueur de la chambre dans laquelle ils coulissent, de telle sorte qu'un espace libre subsiste au-dessus et au-dessous de la face supérieure et de la face inférieure des pistons, respectivement. Le volume laissé libre au-dessus d'un piston est appelé volume supérieur et le volume laissé libre en-dessous de la face inférieure de ce piston est appelé volume inférieur de la chambre de piston. Ainsi, le volume supérieur du piston 3 porte la référence 24 et le volume inférieur la référence 26, tandis que le volume supérieur du piston 4 porte la référence 28 et le volume inférieur de ce piston porte la référence 30. Le volume supérieur du piston P2 porte la référence 32 et celui du piston P1 la référence 34. Toutefois, sur la figure 1, les pistons P1 et P2 reposent sur le fond de la chambre 22 et 22 respectivement, I 2 de telle sorte que les volumes inférieurs de ces chambres n'apparaissent pas sur cette figure mais sont visibles par exemple sur la figure 4 o ils portent les références 36 et 38 respectivement. Chacun des pistons présente la forme d'un diabolo, ce qui laisse des espaces libres 40, 42, 44 et 46 entre les pistons P3, P4, P2, P1 respectivement et les parois des chambres dans lesquelles ils coulissent. Des conduits 50 mettent en communication ces volumes afin de les relier par une canalisation 52 à une bombonne d'un gaz neutre sous pression. Ainsi le volume des chambres 22 à 22 est balayé par un gaz neutre en suspension I 4 par rapport à La pression atmosphérique, de telle sorte qu'aucune trace d'air n'y est admise. Par suite L'atmosphère de la boite à gants n'est pas non plus polluée. Les volumes supérieurs 24, 28, 32 et 34 des pistons sont reliés en parallèle par une canalisation 56 au volume intérieur à la boite à gants. Les volumes inférieurs 36 et 38 des pistons P2 et P1 sont mis en communication avec une pression de référence par des conduits 58 et 60 terminés de préférence chacun par un filtre. En outre, des buses 62 et 64 sont reliées par des canalisations 66 et 68 au système de surveillance 4. Dans l'état représenté sur la figure 1, les pistons P1 et P2 obturent les buses 62 et 64. Au-dessus des pistons P3 et P4, on trouve un couvercle qui détermine une chambre 72. Des buses 74 et 76 sont prévues dans le couvercle 70. Elles sont reliées par des conduits 78 et 80 au système de surveillance. La chambre intérieure 72 est mise en communication avec une pression de référence, la pression atmosphérique dans l'exemple décrit, par un conduit 82 terminé de préférence par un filtre. Dans la position des pistons P3 et P4 représentée sur la figure 1, les buses 74 et 76 sont obturées par des soupapes 84 et 86 appliquées par les pistons P3 et P4. En outre, les volumes inférieurs 26 et 30 des pistons P3 et P4 respectivement sont mis en communication avec la même pression de référence par des conduits 90 et 92, eux-aussi obturés de préférence par des filtres. Le fonctionnement du capteur est le suivant. Dans l'état représenté sur la figure 1, les quatre conduits qui relient la soupape de sûreté au système de surveillance 4 sont obturés. Cela signifie que la pression régnant à l'intérieur de la boite à gants est comprise entre les limites de régulation de fonctionnement normal S1 et S3. En conséquence, aucune 8 6723 information de correction de l'ouverture des vannes 8 et 10 n'est fournie au système de surveillance. Dans l'état représenté sur la figure 3, le piston Pl s'est soulevé par rapport à la position qu'il occupe sur la figure 1 par suite du franchissement du premier seuil de régulation de dépression S1, par exemple égal à 60 mm d'eau. La position d'équilibre du piston P1 est ainsi rompue, de telle sorte que ce piston se décolle du fond de la chambre 221, ce qui a pour effet de dégager la buse 64 qui était jusqu'à présent obturée. En conséquence, le conduit 68 relié au système de surveillance 4 est mis en communication avec la pression de référence par l'intermédiaire du volume inférieur 38 (voir figure 4) et du conduit 60. On fait ainsi passer une pression de l'état 0 à l'état 1 ou de l'état 1 à l'état O à l'intérieur du système de surveillance, ce qui a pour effet de commander un circuit Logique de ce système et permet d'engager une action d'ouverture de la vanne d'admission 8 (ou de fermeture de la vanne d'extraction 10, selon le principe de fonctionnement choisi) afin de diminuer la dépression régnant à l'intérieur de la boite à gants. Dans l'état représenté sur la figure 4, le piston P1 reste soulevé, mais en outre, par suite de la différence des forces existant sur sa face supérieure et sur sa face inférieure, la position d'équilibre du piston P2 a été rompue, de telle sorte que ce dernier s'est soulevé. Cela signifie que le deuxième seuil de dépression ou seuil d'alarme S2, par exemple 80 mm d'eau, a été franchi à l'intérieur de la boite à gants. Ceci aboutit à ouvrir la buse 62 et, de manière à ce qui a été décrit précédemment pour le piston P1, à mettre en communication la canalisation 66 reliant la soupape au système de surveillance en communication avec une pression de référence telle que la pression atmosphérique. Le système de surveillance déclenche alors un signal sonore ou lumineux permettant d'alerter un opérateur. Les pistons P3 et P4 respectivement correspondent aux 9 26 17 283 seuils de surpression S3 et S4. Pendant le fonctionnement nominal de l'installation, ces pistons sont aspirés vers le haut sous l'effet de la dépression régnant à l'intérieur de la boite à gants. Il va de soi que les pistons P3 et P4 doivent être lestés à des valeurs plus faibles que les pistons P1 et P2 pour que ce résultat puisse être atteint. Comme on le comprend à la lecture de la figure 1, le piston P3 est plus lourdement lesté que le piston P4. Le piston P3 se décollera par conséquent le premier de la soupape 84 obturant la buse 74. Le lest du piston P3 estréglé de telle manière que ce décollement s'effectue lorsque le seuil S3, par exemple 20 mm d'eau, est dépassé. A ce moment, le piston chute vers le bas de la chambre 223, ce qui a pour effet de dégager la buse 74 et de mettre le conduit 78 en communication avec la pression de référence par l'intermédiaire du conduit 82. Si la pression augmente encore à l'intérieur de la boite à gants jusqu'à dépasser le seuil S4, par exemple 5 mm d'eau, le piston P4 chute à son tour, ce qui a pour effet de mettre en communication le canal 80 avec la pression de référence. Le décollement du piston P3 permet au système de surveillance 4 de commander la vanne d'admission 8 dans le sens de la fermeture ou la vanne 10 dans le sens de l'ouverture afin de rétablir une pression convenable dans la boîte à gants. L'ouverture de la buse 76 permet au système de surveillance 4 de déclencher un signal d'alerte destiné à un opérateur. Il va de soi que les valeurs S1, S2, S3, S4 des seuils de régulation et des seuils d'alarme sont données simplement à titre indicatif et que la valeur de ces seuils peut être réglée en ajustant le lest de chacun des pistons à une valeur appropriée. En outre, il va de soi que la soupape de sûreté de l'invention peut comporter moins de quatre pistons, ou au contraire plus de quatre pistons, afin de permettre le déclenchement d'un nombre supérieur de seuils. On pourrait ainsi avoir un capteur de pression comportant six ou huit pistons correspondant à six ou huit seuils de pression. 26 17283 REVENDICATIONS 1. Capteur de pression pour un système de surveillance d'une enceinte en dépression, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une chambre (221, 222, 223, 224); - un piston (P1, P2, P3, P4) monté coulissant dans ladite chambre, ce piston délimitant dans ladite chambre d'une part un volume de pression de référence (26, 30, 36, 38) relié à une source de pression de référence et, d'autre part, un volume (24, 28, 32, 34) d'admission de la pression régnant dans l'enceinte en dépression surveillée; - ledit piston (P1, P2, P3, P4) monté coulissant dans ladite chambre (22 -22) étant lesté à une valeur telle qu'il I 4 passe d'un premier état d'équilibre à un second état d'équilibre lorsqu'un seuil de pression (S1, S2, S3, S4) est franchi dans ladite enceinte en dépression (2), le déplacement du piston entre le premier état d'équilibre et le second état d'équilibre fournissant une information au système de surveillance (4) de l'enceinte en dépression (2). 2. Capteur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit volume de pression de référence (26, , 36, 38) se trouve en-dessous du piston (P1-P4) et ledit volume d'admission de la pression régnant dans l'enceinte (24, 28, 32, 34) se trouve au-dessus de ce piston, ladite première position d'équilibre du piston correspondant à la fermeture d'une canalisation (62, 64, 78, 80) reliée au système de surveillance de l'enceinte en dépression, ladite seconde position d'équilibre du piston correspondant à l'ouverture de cette canalisation, ce qui a pour effet de mettre un volume déterminé du système de surveillance en communication avec une pression de référence. 3. Capteur selon la revendication 2, destiné à détecter le dépassement d'un seuil de dépression dans ladite enceinte en dépression, caractérisé en ce que ladite canalisation (66, 68) reliée au système de surveillance de l'enceinte en dépression débouche dans ledit volume de pression de référence (36, 38) et en ce que Le piston (P1, P2) est lesté de manière à reposer sur l'orifice terminal (62, 64) de cette canalisation et à L'obturer aussi longtemps que la pression dans le volume d'admission de pression reste supérieure à un seuil prédéterminé, et à se soulever de cet orifice lorsque la pression régnant dans te volume d'admission de pression devient égale ou inférieure à ce seuil prédéterminé. 4. Capteur selon la revendication 2, destiné à détecter le dépassement d'un seuit de surpression dans ladite enceinte en dépression, caractérisé en ce que ladite canatisation (78, 80) reliée au système (4) de surveillance de l'enceinte en dépression débouche dans ledit volume (72) d'admission de la pression de référence régnant dans L'enceinte et en ce que ledit piston (P3, P4) est lesté de manière à être appliqué sur un orifice terminal (74, 76) de cette canalisation et à obturer cet orifice aussi longtemps que la pression dans le volume d'admission de pression reste inférieure à un seuil prédéterminé, et à s'abaisser de cet orifice terminal lorsque la pression dans le volume d'admission de pression devient égale ou inférieure à ce seuil prédéterminé. 5. Capteur de pression selon la revendication 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte quatre chambres à axe vertical (22 -22) et deux pistons de surpression (P1, P2) montés 1 4 coulissants dans deux (22, 22) desdites chambres à axe 1 2 vertical, ainsi que deux pistons de dépression (P3, P4) montés coulissants dans les deux autres chambres (22, 22) de manière à délimiter quatre seuils, à savoir respectivement un seuil de régulation de dépression (Si), un seuil de régulation de surpression (S3), un seuil d'alarme en dépression (S2) et un seuil d'alarme en surpression (S4).