Brevet FR2619186A1 — publié le 19890210

Perfectionnements aux hublots d'observation étanches, pour enceintes sous vide, et à leurs procédés de fabrication. L'invention est relative aux hublots d'observation (ou hublots optiques) étanches, pour enceintes sous vide, qui comprennent une fenêtre ou bloc de verre central transparent maintenu dans une bride munie de trous parallèles pour le passage de goujons permettant de serrer la bride sur les bords d'une ouverture de l'enceinte sous vide. Ces hublots d'observation doivent donc rester étanches, malgré les déformations de la bride dues aux efforts de serrage exercés par les écrous adaptés sur lesdits goujons et quelles que soient les variations de température auxquelles ils sont exposés en fonctionnement, et ils doivent être capables de résister aux forces résultant des pressions différentes auxquelles il sont exposés sur les faces extérieure et intérieure de l'enceinte sous vide. De plus, les deux faces intérieure et extérieure de leur bloc de verre doivent pouvoir être rodées de façon à permettre à un observateur, situé à l'extérieur de l'enceinte, de voir clairement à l'intérieur de celle-ci. Enfin, le champ visuel du hublot d'observation doit être aussi vaste que possible, pour des dimensions latérales données de la bride. Dans les hublots d'observation connus, le bloc de verre est soudé à l'intérieur d'une bague en alliage dont le coefficient de dilatation est égal à celui du verre et cette bague est soudée, sous atmosphère d'argon, à l'intérieur de la bride qui est faite d'acier inoxydable. Pour des raisons liées à la technique de soudure sous atmosphère d'argon, la bride est munie, à faible distance de son ouverture centrale, d'une gorge annulaire qui est réalisée sur la face de la bride exposée au vide de l'enceinte et qui est destinée à former sur la bride une très mince lèvre tout autour de la susdite ouverture centrale. Pour faciliter l'exposé, on désignera ciaprès par "alliage spécial" un alliage dont le coefficient de dilatation est égal à celui du verre du susdit bloc, tel que l'alliage de fer, nickel et cobalt connu sous le nom de "DILVER P1", et qui est utilisé non seulement dans les hublots connus susvisés, mais encore dans les hublots établis conformément à l'invention. Les hublots connus ont pour inconvénient de nécessiter l'assemblage de trois éléments, c'est-à-dire le bloc de verre, la bride et la bague intermédiaire, et d'entraîner par conséquent, pour leur fabrication, des frais de main d'oeuvre importants. Ils ont également pour inconvénient de restreindre le champ visuel. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients des hublots d'observation connus tout. en respectant au moins aussi bien que ceux-ci les obligations générales qui leur sont imposées et qui ont été rappelées ci-dessus. Selon l'un de ses aspects, l'invention a pour objet un hublot d' observation étanche, pour enceintes sous vide, qui comprend un bloc de verre central transparent maintenu dans une bride munie d'une part de trous parallèles, pour le passage de goujons permettant de serrer la bride sur les bords d'une ouverture de l'enceinte sous vide, et d'autre part, d'une gorge continue sur l'une de ses faces, ce hublot d'observation étant essentiellement caractérisé en ce que la bride est établie en alliage spécial, en ce que le bloc de verre central est soudé directement, par sa surface latérale, à la surface de l'ouverture centrale de la bride et en ce que la gorge continue est ménagée sur la face de la bride opposée à celle qui est exposée au vide. Le hublot conforme à l'invention ne comprend donc que deux éléments, le bloc de verre et la bride, ce qui diminue considérablement les frais de main d'oeuvre entraînés par sa fabrication. Certes, sa bride en alliage spécial est plus coûteuse que la bride en acier inoxydable du hublot connu mais le prix de revient global du hublot conforme à l'invention est, à l'heure actuelle, au plus égal à celui du hublot connu et deviendra de plus en plus avantageux compte tenu de l'évolution prévisible des coûts des matières premières et des frais de main d'oeuvre. De plus, la gorge continue du hublot conforme à l'invention, qui est située# à l'opposé de la gorge des hublots connus, s'oppose à la transmission, vers le bloc de verre, de composantes transversales des forces de serrage des écrous sur les goujons, et soustrait par conséquent le bloc de verre aux risques de fêlure, ce qui conduirait à la mise au rebut du hublot fini. Enfin, le bloc de verre du hublot conforme à l'invention peut occuper tout l'espace de l'ouverture centrale de la bride, ce qui augmente considérablement le champ optique. De préférence, la surface de l'ouverture centrale de la bride et la surface latérale du bloc de verre ont des formes tronconiques identiques, le sommet du cône sur lequel ces surfaces se placent sur le hublot fini étant situé du coté de celle des faces de la bride qui est exposée au vide. On obtient ainsi un contact étanche entre ces deux surfaces qui tendent à être pressées l'une contre l'autre par la différence des pressions auxquelles sont soumises les faces extérieure et intérieure du bloc de verre. Selon un autre de ses aspects, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un hublot d'observation étanche, pour enceinte sous vide, qui comprend un bloc de verre central transparent maintenu dans une bride munie d'une part de trous parallèles, pour le passage de goujons permettant de serrer la bride sur les bords d'une ouverture de l'enceinte sous vide, et d'autre part d'une gorge continue sur l'une de ses faces, ce procédé étant essentiellement caractérisé en ce qu'on prépare séparément la bride en alliage spécial, avec une ouverture centrale de forme tronconique, et le bloc de verre, avec une surface latérale de forme tronconique conjuguée de celle de l'ouverture centrale de la bride et avec une épaisseur supérieure à la hauteur axiale de cette ouverture centrale; en ce qu'on soude par chauffage le bloc de verre à la bride après mise en contact de leurs surfaces tronconiques respectives; et en ce qu'on rode les faces transversales du bloc de verre jusqu'à les mettre au niveau des parties de la bride entourant son ouverture centrale. Ce procédé non seulement permet de réaliser de façon économique le hublot conforme à l'invention, mais encore confère à celui-ci des qualités optiques exceptionnelles. L'invention va être maintenant exposée à l'aide du dessin annexé la figure 1 de ce dessin représente, en coupe axiale schématique, un hublot d'observation établi conformément à l'invention, les figures 2 et 3 illustrent deux phases successives du procédé de fabrication du hublot d'observation de la figure 1. Comme le montre la figure 1, l'invention est relative à un hublot d'observation 1 qui comprend un bloc de verre central transparent 2 maintenu dans une bride 3 munie de trous parallèles 4 pour le passage de goujons 5 permettant de serrer la bride 3 sur les bords d'une ouverture de l'enceinte sous vide, à l'aide d'écrous 6 rapportés sur les goujons 5. Les goujons 5 et écrous 6 ont été schématisés en trait mixte à la figure 1 qui ne montre ni l'enceinte sous vide, ni son ouverture car la représentation de celles-ci n'est pas nécessaire à la compréhension de l'invention. La bride 3 est munie en outre d'une gorge continue 7 sur l'une de ses faces. Selon l'invention, la bride 3 est établie en alliage spécial, c'est-à-dire en un alliage répondant à la définition donnée ci-dessus. Le bloc de verre 2 est soudé directement, par sa surface latérale 10 (voir la figure 2), à la surface 11 de l'ouverture centrale 12 de la bride 3. La gorge continue 7 est ménagée sur la face 8 de la bride 3 opposée à celle 9 qui est exposée au vide, cette dernière face 9 étant donc tournée vers l'enceinte susvisée. La surface Il de l'ouverture centrale 12 et la surface latérale 10 du bloc de verre 2 ont de préférence des formes tronconiques identiques, le sommet S du cône 13 sur lequel ces surfaces 10, 11 se placent sur le hublot 1 étant situé du côté de la face 9 de la bride 3. De façon connue, la face 9 de la bride peut comporter une gorge à arête 14 pour recevoir une bague d'étanchéité en cuivre (non montrée). Pour fabriquer le hublot 1, on commence par préparer séparément, comme le montre schématiquement la figure 2, la bride 3 en alliage spécial, avec ses trous 4 et son ouverture centrale 12 à surface tronconique 11 et le bloc de verre 2 à surface latérale tronconique 10, de façon que ces surfaces li et 10 puissent se dessiner sur un même cône 13 (voir la figure 1). On donne initialement au bloc de verre 2 une épaisseur a supérieure à la hauteur axiale b de l'ouverture centrale 12, comme montré à la figure 3 et on soude par chauffage le bloc de verre 2 à la bride 3, surface tronconique 10 contre surface tronconique 11. Enfin, on rode les faces transversales du bloc de verre jusqu'à les mettre au niveau des parties de la bride 3 entourant son ouverture centrale 12, c'est-à-dire en éliminant du bloc de verre 2 le volume qui est situé au-dessus du plan P et au-dessous du plan Q de la figure 3. On obtient aussi un hublot et un procédé de fabrication dont les avantages ressortent suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'y revenir. REVENDICATIONS 1. Hublot d'observation étanche, pour enceintes sous vide, qui comprend un bloc de verre central transparent (2) maintenu dans une bride (3) munie, d'une part, de trous parallèles (4), pour le passage de goujons (5) permettant de serrer la bride (3) sur les bords d'une ouverture de l'enceinte sous vide, et d'autre part, d'une gorge continue (7) sur l'une de ses faces (8, 9), caractérisé en ce que la bride (3) est établie en un alliage dont le coefficient de dilatation est égal à celui du verre du susdit bloc (2), en ce que le bloc de verre central (2) est soudé directement, par sa surface latérale (10), à la surface (11) de l'ouverture centrale (12) de la bride (3) et en ce que la gorge continue (7) est ménagée sur la face (8) de la bride (3) opposée à celle (9) qui est exposée au vide. 2. Hublot selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (11) de l'ouverture centrale (12) de la bride (3) et la surface latérale (10) du bloc de verre (2) ont des formes tronconiques identiques, le sommet (S) du cône (13) sur lequel ces surfaces (10, 11) se placent sur le hublot fini (1) étant situé du côté de celle (9) des faces (8, 9) de la bride (3) qui est exposée au vide. 3. Procédé de fabrication d'un hublot d'observation étanche (1), pour enceinte sous vide, qui comprend un bloc de verre central transparent (2) maintenu dans une bride (3) munie, d'une part, de trous parallèles (4), pour le passage de goujons (5) permettant de serrer la bride (3) sur les bords d'une ouverture de l'enceinte sous vide, et, d'autre part, d'une gorge continue (7) sur l'une de ses faces (8, 9), caractérisé en ce qu'on prépare séparément la bride en un alliage dont le coefficient de dilatation est égal à celui du verre du susdit bloc (2), avec une ouverture centrale (12) dont la surface (11) est de forme tronconique, et le bloc de verre (2), avec une surface latérale (10) de forme tronconique conjuguée de celle (11) de l'ouverture centrale (12) de la bride (3) et avec une épaisseur (a) supérieure à la hauteur axiale (b) de cette ouverture centrale (12); en ce qu'on soude par chauffage le bloc de verre (2) à la bride (3) après mise en contact de leurs surfaces tronconiques respectives (10, 11); et en ce qu'on rode les faces transversales du bloc de verre (2) jusqu'à les mettre au niveau des parties de la bride (3) entourant son ouverture centrale (12).