Brevet FR2619733A1 — publié le 19890303

HOTTE DE TRAVAIL, NOTAMMENT POUR LABORATOIRES La présente invention est relative au matériel de recherche, d'analyse ou de mesure et, plus particulièrement, elle concerne les enceintes de travail dans lesquelles s'effctuent de telles opérations. Le domaine technique concerné est donc celui des hottes de travail, susceptibles d'être utilisées pour la recherche, le développement, la métrologie, indifféremment dans le milieu industriel, universitaire ou médical. Les premières structures de travail, connues et mises en oeuvre dans les laboratoires, étaient constituées sous la simple forme d'un plan horizontal de travail, dénommé paillasses. Plus généralement, de telles paillasses étaient établies en ligne, à hauteur de travail debout et comportaient, directement ou indirectement, une sorte de dosseret, le plus souvent vertical, faisant office de support d'organes de raccordement divers, destinés à distribuer, soit de l'énergie fluidique, soit de l'énergie électrique, en fonction des besoins de l'opérateur. On conçoit que de telles structures étaient encombrantes, peu pratiques et conduisaient, généralement, à un inextricable enchevêtrement de fils électriques et de gaines d'alimentation encombrant le plan de travail. De telles paillasses ont, ensuite, été complétées par des hottes de travail rapportées en tant qu'unités indépendantes ou construites autour du plan de travail. De telles hottes présentent, le plus souvent, une structure parallélépipédique, possédant une façade ouverte équipée d'un ou de plusieurs panneaux d'accès, ouvrables par coulissement horizontal et/ou par déplacement vertical. Une hotte ainsi constituée est aussi raccordée à une cheminée d'extraction destinée à placer le volume de travail délimité en dépression relative par rapport au laboratoire, pour éviter les risques de pollution du laboratoire à partir des produits manipulés. De telles hottes ne donnent pas satisfaction actuellement pour différentes raisons. Bien que plus physiquement délimitées que les paillasses, elles ne permettent pas de régler le problème de l'enchevêtrement des fils électriques et des gaines ou tuyaux d'alimentation de fluides de travail. Comme, en règle générale, un laboratoire est équipé de plusieurs hottes de travail, l'extraction, à partir de chacune d'elles, est responsable d'un prélèvement à partir du milieu interne au laboratoire. Il s'établit ainsi, par circulation d'air, un déséquilibre thermique important, nuisant au confort des opérateurs et responsable d'une perte d'énergie de conditionnement ou de climatisation considérable. Une telle circulation rend, généralement, délicate, voire impossible, une régulation de la température du milieu interne du laboratoire qui peut connaître des variations largement supérieures à une plage de plus ou moins 0,50 C. Une telle plage représente, actuellement, une limite de sensibilité de dérive pour les appareils de mesure mis en oeuvre dans de telles hottes. On conçoit qu'une telle incidence est rédhibitoire dans le cas de laboratoires chargés de rechercher et de mesurer l'existence de traces de produits toxiques par exemple. Une telle circulation est aussi, souvent, responsable d'une pollution par l'air du laboratoire du ou des échantillons devant faire l'objet d'opérations d'analyse ou de mesure dans la hotte. Pour tenter de résoudre ce problème, l'art antérieur a proposé des hottes de travail en forme de caisson fermé, étanche, dans lesquelles les manipulations s'effectuent par l'intermédiaire de robots ou manipulateurs. De telles hottes résolvent le problème de la régulation thermique dans les laboratoires, de la pollution de l'atmosphère de ces derniers et de sécurité mais sont, généralement, réservées à des domaines d'application très spécifiques, en raison de leur difficulté d'accès et d'utilisation et du délai de mise en oeuvre relativement long qu'elles impliquent lors de chaque opération. Par ailleurs, de telles hottes en caisson fermé sont, généralement, de volume utile relativement faible, ce qui pose des problèmes d'accès et de mise en place interne de matériels un peu encombrants. Au surplus, de telles hottes sont onéreuses d'achat et aussi, souvent, d'entretien. La généralisation de telles hottes en forme de caisson fermé ne peut donc être envisagée dans la plupart des applications actuelles. L'art antérieur révèle, encore, une troisième voie, consistant à réaliser une hotte de façon non étanche, avec extraction mais aussi apport d'air extérieur au laboratoire, afin de diminuer, à l'unité de temps, le volume prélevé à partir de ce dernier. Il convient de citer, à cet égard, le brevet EP-B-0 088 313, décrivant une hotte de travail, du type non étanche, comportant une arrivée d'air extérieure située sensiblement verticalement et postérieurement au plan de la façade ouverte qui peut être fermée par un panneau coulissant, du type à guillotine. L'arrivée d'air est obtenue par deux orifices d'aspiration dans le plafond de la sorbonne qui provoquent, en combinaison avec des rideaux laminaires d'apport d'air, deux mouvements tourbillons tournant en sens opposés et dont les remous présentent une composante verticale accélérée dirigée vers le haut. Le principe de fonctionnement d'une telle hotte est basé sur un apport d'air par l'extérieur, sensiblement égal à 80 %, et par un apport d'air complémentaire, sensiblement égal à 20 X, prélevé du milieu interne du laboratoire. Il peut être considéré qu'une telle proposition apporte une solution partiellement positive au problème général posé, car les différents inconvénients rappelés ci-dessus sont, par ces moyens, réduits mais non éliminés. Toutefois, une telle solution possède plusieurs inconvénients importants. Le premier est, sans aucun doute, l'existence de deux vortex verticaux, générés dans le volume de travail par les veines d'apport et d'extraction se combinant. Ces vortex perturbent la stabilité du milieu interne à l'enceinte, au point de rendre impossible l'exécution de certaines opérations de manipulation ou de la conduite de phases de recherche ou de mesure. Par ailleurs, une telle installation ne répond pas aux problèmes de l'encombrement et de l'accessibilité des fils, gaines, câbles ou tuyauteries d'apport d'énergie fluidique ou électrique. L'art antérieur connaît, encore, l'enseignement divulgué par le brevet US-A-4 534 281 relatif à une hotte dont la façade avant ouverte est équipée d'un panneau de fermeture à guillotine. Une telle hotte est reliée à une gaine d'extraction et à une gaine supérieure d'apport d'air extérieur, débouchant dans une chambre supérieure communiquant avec le volume interne de la hotte et avec deux compartiments latéraux, inférieurs, contribuant à définir l'entourage de la façade ouverte. Les deux compartiments possèdent une série de trous s'ouvrant vers l'extérieur, dans un plan situé à l'extérieur du plan du panneau de fermeture par rapport au volume utile de la hotte. Le panneau de fermeture à guillotine est agencé de telle sorte qu'en position haute d'ouverture de la façade il sépare le volume interne de la hotte par rapport à la chambre qui est alors uniquement en communication avec les deux compartiments latéraux. Le fonctionnement d'une telle hotte est basé sur le principe suivant. En position d'ouverture du panneau guillotine, l'air extérieur est conduit vers la chambre supérieure et vers les compartiments latéraux et produit, en quelque sorte, un rideau d'air dynamique s'établissant en façade. La dépression, résultant du circuit d'extraction, entraîne ce rideau d'air vers le volume interne utile de la hotte. Un prélèvement minimal, sinon nul, est effectué de la sorte, à partir du laboratoire qui se trouve isolé contre toute émanation en provenance du milieu de travail. Au cours de cette phase, la chambre et les compartiments sont maintenus à une pression supérieure à celle du laboratoire. Lorsqu'après manipulation, le panneau guillotine est fermé, la chambre est directement en communication avec le volume de travail de la hotte et représente un circuit de circulation privilégié pour l'air extérieur. Les compartiments latéraux se trouvent alors en dépression relative et prélèvent de l'air à partir du laboratoire pour compléter l'apport extérieur. Une telle structure est mise à profit pour disposer, dans les compartiments latéraux, les servitudes fluidiques ou électriques dont les moyens de commande sont ainsi accessibles en façade. Une telle proposition peut être estimée satisfaisante pour régler le problème de l'encombrement du plan de travail. En revanche, elle n'apporte pas de contribution positive à l'ensemble du problème posé et représente, même, une solution pénalisante à plusieurs égards. La mise en service des compartiments latéraux est, essentiellement, dépendante de l'existence du panneau guillotine à double fonction. Or, l'existence d'un tel panneau est considérée, généralement, par les opérateurs, comme génératrice de problèmes tenant à l'implantation, au service et au coût d'achat et d'entretien. Tout d'abord, pour une hauteur de hotte donnée, la présence d'un tel panneau réduit de cinquante pour cent la hauteur d'accès au volume utile, ce qui est un handicap pratiquement insurmontable pour la mise en place ou le retrait d'appareils de mesure ou de travail complexes. Ensuite, un tel panneau ne permet pas de moduler pratiquement la section d'ouverture de la façade ouverte qui, généralement, pour des raisons tenant à la faible hauteur utile d'acces, ne conna;t que deux états, soit totalement fermé, soit totalement ouvert, avec, pour ce dernier état, l'existence de tous les problèmes qu'il génère quant à la perturbation thermique du milieu de travail. Par ailleurs, un tel panneau implique, ainsi que cela est connu, la mise en oeuvre d'organes de guidage, de transmission, de renvoi et de moyens d'équilibrage qui sont onéreux d'achat et délicats de montage et d'entretien. De plus, étant donné que la chambre supérieure est largement ouverte, lorsque le panneau guillotine est en position fermée, une circulation à grand débit y règne. Il en résulte un effet de dépression relative assez important dans les compartiments latéraux qui prélèvent ainsi un volume d'air non négligeable à partir du laboratoire. Au total donc, une telle proposition constructive n'apparaît pas de nature à donner toute satisfaction aux opérateurs. La présente invention vise à résoudre le problème général ci-dessus en proposant une nouvelle hotte de travail, notamment pour laboratoires, permettant - d'établir à l'intérieur de la hotte un milieu stable, tant dynamiquement que thermiquement, - d'éviter la pollution du milieu ambiant du laboratoire, ainsi que les risques de pollution des produits internes à la hotte, - d'établir une pseudo-isolation thermique de la hotte de travail, en vue de rendre possible une régulation thermique plus précise de son milieu de travail, - le cas écheant, de maintenir le double caisson en milieu chimiquement inerte ou interdisant l'auto-inflammation. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'objet de l'invention est caractérisé en ce que - L'enceinte est disposée à l'intérieur d'un caisson etanche qui délimite, au moins, deux compartiments latéraux s'étendant sur toute la profondeur de l'enceinte, fermés en façade par des panneaux amovibles, étanches, porteurs de moyens de raccordement au moins fluidique et électrique et en relation avec une source d'apport d'un milieu gazeux de mise en pression relative dudit caisson, - la cheminée d'extraction est associée à un système d'extraction du type à turbine centrifuge, - la fermeture de la paroi de façade ouvrable est assurée par au moins des panneaux coulissants horizontalement. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe en plan montrant, schématiquement, l'objet de l'invention. La fig. 2 est une perspective partielle illustrant, à plus grande échelle, un détail structurel de L'objet de l'invention. La fig. 3 est une perspective partielle illustrant une variante de réalisation de l'un des moyens techniques illustré par la fig. 2. La fig. 1 illustre, schématiquement, une hotte de travail 1 implantée à l'intérieur d'un laboratoire 2. La hotte 1 comprend une enceinte 3, par exemple de forme générale parallélépipédique, comprenant un fond 4, deux côtés latéraux 5, une façade ouverte 6 et un plancher et un plafond non représentés. La façade 6 est équipée d'une paroi de façade 7 ouvrante constituée au moins par des panneaux mobiles 8, du type coulissant horizontalement. Généralement, les panneaux 8 sont montés mobiles par rapport à un entourage de guidage 9, au moins partiel, incluant des freins et des organes de blocage. Les panneaux 8 sont réalisés, de même que l'entourage 9, de façon traditionnelle, c'est-à-dire pour établir une séparation physique entre l'enceinte et le laboratoire, sans qu'il soit recherché une étanchéité absolue dans leur état de fermeture de la façade ouverte 6. La matière constitutive des parois de l'enceinte 3 et/ou leur traitement de surface sont choisis en fonction de l'application visée, de manière à répondre à un souci de non-oxydation, de non-pollution et en vue de faciliter le nettoyage. L'enceinte 3 est incluse à un caisson 10, de plus grand volume, constituée par des cloisons de doublage 11a-11b s'étendant, de préférence, parallèlement et à distance des parois de l'enceinte 3. Les différentes cloisons, constitutives du caisson 10, sont au moins prévues de manière à délimiter, autour de l'enceinte 3, deux compartiments latéraux 12 s'étendant sur toute la hauteur et sur toute la profondeur des côtés 5 et, de préférence aussi, un compartiment arrière de répartition 13 établi derrière le fond 4 et communiquant avec les compartiments 12. Dans certains cas, des intervalles analogues aux compartiments 12 peuvent aussi être prévus entre les cloisons du caisson doublant le plancher et le plafond de l'enceinte 3. Dans une forme d'implantation donnée à titre d'exemple, le caisson 10 peut être constitué par des cloisons 11 rapportées et s'étendant à partir d'une paroi ou d'un mur de fond 12 lorsque la hotte 1 est destinée à être implantée dans le laboratoire 2 parallèlement à un mur limitant un tel laboratoire par rapport à un milieu extérieur 14. Le caisson 10 est constitué autour de l'enceinte 3, de manière à comporter une façade fermée, de préférence disposée dans le plan de la façade ouverte 6 de l'enceinte 3. La façade fermée du caisson 10 est, au moins, constituée par des panneaux de façade 15 montés amovibles, de façon étanche, pour fermer les compartiments latéraux 12. Bien entendu, des panneaux de façade analogues sont également prévus pour obturer, de façon amovible et etanche, les compartiments délimités entre les cloisons du caisson 10 et le plancher et le plafond de L'enceinte 3, lorsqu'ils existent. Le volume interne du caisson 10 est placé en relation avec une conduite 16 d'apport d'un mileu gazeux et de mise en pression relative. La conduite 16 débouche, de préférence, dans le compartiment arrière répartiteur 13, généralement à égale distance des compartiments 12 latéraux. La conduite 16 peut s'ouvrir dans le plan de la cloison 11b ou, encore, de préférence, perpendiculairement à cette dernière, dans le plan de la cloison Il doublant le plafond de l'enceinte 3. La conduite 16 est raccordée à une source extérieure 17 qui peut être un motoventilateur pulsant de l'air prélevé depuis le milieu extérieur 14, ou, de préférence, un réservoir distribuant, sous le contrôle d'un robinet 18, de l'air ou un gaz sous pression chimiquement inerte ou interdisant une auto-inflammation. Par la source 17, le caisson 10 est donc maintenu sous une pression relative PC qui est établie pour être toujours supérieure à la pression PA du milieu extérieur 14 et, aussi, supérieure à la pression PL régnant à l'intérieur du laboratoire 2. L'enceinte 3 est raccordée à une cheminée d'extraction 21 traversant le compartiment arrière 13 et la cloison îîb. La cheminée 21 peut déboucher dans l'enceinte 3 par le fond 4 de cette dernière ou par le plafond. La cheminée 21 s'ouvre, dans le milieu extérieur 14, par une sortie 22 équipée d'un extracteur 23 du type centrifuge à deux vitesses. L'extracteur 23 est capable d'entretenir, par la première vitesse V1, l'extraction d'un débit d'air, en relation avec l'état de l'enceinte 3 fermé par les panneaux 8 et, par la seconde vitesse V2, un débit d'air plus important, en relation avec l'état au moins partiellement ouvert de l'enceinte 3.La commutation de passage d'une à l'autre des vitesses de l'extracteur 23 peut être placée sous la dépendance d'un commutateur interposé entre l'un au moins des panneaux 8 et L'entourage 9. Dans tous les cas, le fonctionnement de L'extracteur 23 est prévu pour maintenir le milieu interne de l'enceinte 3 à une pression PE inférieure à celle PL régnant dans Le laboratoire 2, laquelle se trouve, pour des raisons d'économie d'énergie, supérieure à la pression PA du milieu extérieur 14. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, la hotte selon l'invention est constituée par une enceinte de travail entourée à distance par un caisson 10 dans lequel règne une pression supérieure à celle interne du laboratoire et supérieure à celle interne de l'enceinte. En conséquence, le gaz d'apport, fourni par la conduite 16, représente un matelas d'isolation thermique permettant de maintenir des conditions d'équilibre thermique compatibles avec les exigences des procédes à développer dans la hotte et des sensibilités des appareils de travail ou de mesure mis en oeuvre. Le milieu gazeux d'apport peut être constitué par un gaz chimiquement inerte ou interdisant une auto-inflammation, de manière à rétablir un milieu anti-déflagrant dans le caisson 10 qui constitue, de la sorte, une enveloppe protectrice offrant toute garantie de sécurité. Le recours à un système d'extraction, comprenant un extracteur centrifuge à deux vitesses, permet de faire intervenir la plus faible en l'état fermé des panneaux 8 qui, par construction, ne laissent subsister que de faibles sections de passage entre le laboratoire 2 et l'enceinte 3. Il en résulte une circulation faible mais suffisante entre le laboratoire et l'enceinte, pour éviter tout risque de pollution. Le faible débit, s'établissant dans cet état, est, par ailleurs, favorable au maintien d'un équilibre thermique au sein du laboratoire, de mêrne qu'au sein de l'enceinte ou peuvent ainsi se dérouler des processus d'examen ou d'analyse particulièrement précis.La faible circulation d'air, entre le laboratoire et l'enceinte, est aussi favorable au maintien, dans cette dernière, d'une atmosphère stable nécessaire pour La conduite d'analyses très précises ou, encore, portant sur la détection ou la mesure de traces de produits quelconques au sein d'un milieu échantillonné en faible quantité. Dans certains cas, il peut être prévu de raccorder l'enceinte 3 à une canalisation 19 susceptible d'apporter, par une branche 20a, un air d'apport lorsqu'il convient de mettre en oeuvre la vitesse d'extraction V2, sans pour autant prélever plus d'air à partir du laboratoire ou, par une branche 20b, un milieu gazeux neutre de pressurisation ou de régulation thermique nécessaire au bon déroulement de l'analyse ou de la mesure. Selon une disposition constructive de l'objet de l'invention, l'existence des compartiments 12 et des panneaux de façade 15 est mise à profit pour faire assumer à ces compartiments le râle ou la fonction de volume d'implantation de servitudes. Il peut ainsi être prévu d'adapter, dans les compartiments 12, toute source d'éclairement, directionnel ou non, du volume utile de L'enceinte 3. Selon une disposition particulière, il est prévu de mettre à profit l'existence des compartiments 12 et du milieu gazeux chimiquement inerte ou interdisant une auto-inflammation qu'ils confinent pour implanter, dans ces derniers, des moyens de connexion 24 et 25 à des sources de distribution 26 et 27. La source 26 peut être d'origine fluidique et comporter plusieurs compositions ou, encore, plusieurs pressions de distribution. La source 27 peut être d'origine électrique et faire intervenir L'apport de courants de caractéristiques différentes en nature de courant, en intensité et en tension. Les moyens de connexion 24 et 25 sont branchés, comme cela est illustré en trait mixte, à des moyens de raccordement 28 et 29 qui sont, avantageusement, portés par les panneaux de façade 15 pour être accessibles à partir de la face extérieure de ces derniers tournée vers le milieu interne du laboratoire 2. Les moyens de raccordement 28 consistent alors, pour le compartiment 12 réservé à l'énergie fluidique, en des raccords de connexion, de tout type convenable, généralement obturables à l'état hors branchement et, pour le compartiment 12 réservé à l'énergie électrique, en connecteurs de branchement, tels que prises simples ou multiples, à fiches, à broches, etc. La présence des moyens de raccordement 28 et 29, latéralement et en façade de l'enceinte 3, permet, comme cela est illustré par la fig. 2, de réduire très sensiblement la longueur des fils, câbles, gaines ou tuyauteries 30 de connexion destinés à apporter les énergies utiles à l'intérieur de l'enceinte 3. Pour faciliter L'établissement et l'implantation de ces fils, câbles, gaines ou tuyauteries, il est, également, avantageusement prévu, selon L'invention, de ménager dans l'entourage 9 et à proximité de chaque panneau de façade 15, c'est-à-dire, soit sur la partie de L'entourage 9 correspondant au plancher de l'enceinte 3, soit sur la partie jouxtant le côté 5 correspondant, au moins une entaille 31 dont le fond est situé en retrait du plan d'appui ou de glissement pour le panneau mobile 8.De cette manière, illustrée par la fig. 2, les câbles, fils, gaines, conduites ou tuyauteries peuvent traverser la façade fermée 6 en étant implantés latéralement, sans aucune gêne pour l'ouverture et La fermeture des panneaux 8. La fig. 3 montre que l'entourage 9 peut comporter, à proximité de chaque panneau 15, une série d'entailles 32 formant une sorte de ratelier permettant le guidage parallèle des différents câbles, gaines ou tuyauteries, soit de façon indifférente, soit, le cas échéant, en fonction aussi de leur diamètre. Les compartiments 12, ou au moins l'un deux, peuvent être, avantageusement, utilisés en raison du milieu anti-déflagrant qu'ils confinent pour l'implantation d'au moins un robot, notamment manipulateur, dont le bras traverse la paroi 5 par un soufflet étanche. Un tel robot peut alors être commandé à travers le panneau 15 fermant Le compartiment. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Hotte de travail, notamment pour laboratoires, du type comprenant une enceinte (3) raccordée à une cheminée d'extraction (21) et communiquant avec le laboratoire (2) par une paroi de façade ouvrable (6) et avec deux volumes latéraux (12) en relation avec un milieu extérieur au laboratoire et à l'enceinte, caractérisée en ce que - L'enceinte est disposée à l'intérieur d'un caisson étanche (10) qui délimite, au moins, deux compartiments latéraux s'étendant sur toute la profondeur de l'enceinte, fermés en façade par des panneaux amovibles, étanches, porteurs de moyens de raccordement (28, 29) au moins fluidique et électrique et en relation avec une source (17) d'apport d'un milieu gazeux de mise en pression relative dudit caisson, - la cheminée d'extraction (21) est associée à un système d'extraction (23) du type à turbine centrifuge, - la fermeture de la paroi de façade ouvrable (6) est assurée par au moins des panneaux (8) coulissant horizontalement. 2 - Hotte de travail selon la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson (10) entoure les parois de L'enceinte à l'exception de la façade et en ce que les panneaux de façade (15) des compartiments (12) sont disposés sensiblement dans le plan de ladite façade. 3 - Hotte de travail selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système d'extraction (21) et la source (17) de mise en pression relative sont prévus pour - faire régner dans le caisson une pression (PC) supérieure à celle (PL) du laboratoire et à celle (PE) de l'enceinte, - faire régner dans le laboratoire une pression (PL) supérieure à celle du milieu extérieur (PA) et à celle (PE) de l'enceinte. 4 - Hotte de travail selon la revendication 3, caractérisée en ce que le système d'extraction (21) est du type à deux vitesses prélevant, par la première (V1), un premier débit d'air à partir de l'enceinte (3) à l'état fermé et, par la seconde (V2), un second débit d'air plus important à partir de L'enceinte à l'état au moins en partie ouvert. 5 - Hotte de travail selon la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson (10) délimite avec l'enceinte (3) au moins deux compartiments latéraux (12) et un compartiment arrière (13) de répartition dans lequel debouche une conduite (16) de mise en pression relative commmuniquant avec la source (17) de mise en pression. 6 - Hotte de travail selon la revendication 1, caractérisée en ce que les compartiments (12) renferment des moyens (24, 25) de connexion avec des sources (26) de distribution de fluides sous pression relative et avec des sources (27) de distribution d'énergie électrique, lesdits moyens de connexion étant reliés aux moyens de raccordement (28, 29) portés par les panneaux et accessibles à partir de la face extérieur de ces derniers tournée vers le laboratoire. 7 - Hotte de travail selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi de façade ouvrable (6) coopère avec un entourage fixe (9), au moins partiel, porté par l'enceinte (3) et présentant, localement et à proximité des compartiments, au moins une entaille (31, 32) pour le passage, façade fermée, de cables ou gaines (30) branchés sur les moyens de raccordement.