Brevet FR2628501A1 — publié le 19890915

PROCEDE POUR LA REALISATION D'UN DISPOSITIF D'OBTURATION A OBTURATEURS MULTIPLES ET A CIRCUITS D'INTERCONNEXION INTEGRES ADAPTABLES SELON LES FONCTIONNALITES DESIREES PAR L'UTILISATEUR ET DISPOSITIFS D'OBTURATION REALISES CONFOR MEMENT AUDIT PROCEDE. La présente invention concerne un procédé pour la réalisation d'un dispositif d'obturation à obturateurs multiples et à circuits d'interconnexion intégrés adaptables selon les fonctionnalités désirées par l'utilisateur. Elle a également pour objet les dispositifs d'obturation réalisés conformément audit procédé, ces dispositifs étant notamment utilisables, mais non exclusivement, à la production et au contrôle de mélanges gazeux de composition complexe, tels que ceux utilisés dans la fabrication de composants semi-conducteurs. D'une manière générale, on sait que dans ce type d'application, on est amené à réaliser des mélangeurs plus ou moins complexes, alimentés par différentes sources de gaz intervenant dans le mélange et faisant intervenir une pluralité d'obturateurs à commande électrique ou pneumatique, connectés les uns aux autres selon un schéma correspondant aux fonctionnalités recherchées, par une multiplicité de conduits extérieurs. Or, il n'existe pas, dans le domaine de la transmission des fluides, des moyens comparables aux circuits imprimés utilisés en électronique qui permettent de résoudre, de façon optimale, le problème relatif à l'implantation des différents organes du mélangeur, des conduits extérieurs qui leurs sont associés, ainsi que des moyens habituellement prévus pour effectuer la commande des obturateurs. On constate, en pratique, que ces différents conduits, une fois mis en place, forment un enchevêtrement tridimensionnel, particulièrement volumineux et encombrant, qui rend souvent difficile l'accès ou le démontage des composants du mélangeur. Pour tenter d'éviter ces inconvénients, on a proposé des organes multifonctions tels que, par exemple, des vannes trois ou quatre voies. I1 s'avère toutefois que cette solution ne résout que partiellement le problème, du fait que les fonctions réalisées par ces organes sont limitées, sont figées une fois pour toutes, et ne correspondent pas forcément aux fonctionnalités recherchées. L'invention a donc plus particulièrement pour but de permettre la réalisation d'un dispositif d'obturation pouvant faire intervenir une multiplicité d'obturateurs montés dans un même corps et dont les circuits d'interconnexion peuvent être réalisés à l'intérieur dudit corps conformément aux fonctionnalités demandées. Pour parvenir à ce résultat, le procédé selon l'invention fait intervenir un élément structural monobloc, de forme prismatique à section polygonale, dont au moins deux faces latérales sont munies d'au moins deux cavités respectives suffisamment espacées l'une de l'autre pour permettre le passage, dans le volume intercalaire compris entre ces deux cavités, d'une multiplicité de conduits orientés perpendiculairement aux faces dudit élément. Chacune de ces cavités est alors conformée de manière à pouvoir recevoir un module d'obturation comprenant un corps logeant un mécanisme d'obturation et conçu de manière à refermer de façon étanche ladite cavité, en délimitant à l'intérieur de celle-ci une chambre d'obturation, ce mécanisme d'obturation servant à actionner un organe d'obturation apte à venir obturer un conduit obturable réalisable par perçage dans le fond de ladite cavité. Ce procédé consiste alors à réaliser, par des perçages effectués dans ledit élément, perpendiculairement à ses faces, les conduits obturables associés à chacun des modules d'obturation, ainsi que des conduits de liaison servant à assurer des interconnexions entre lesdits conduits obturables, lesdites chambres d'obturation ainsi que des conduits collecteurs d'admission ou d'échappement, lesdits conduits de liaison pouvant eux-mêmes s'interconnecter par recoupement. Bien entendu, ce procédé pourra en outre comprendre une étape supplémentaire de bouchage des perçages qui ne sont pas destinés à communiquer avec des organes extérieurs audit élément structural. Selon une autre caractéristique de l'invention, la forme extérieure de l'élément structural présente une géométrie lui conférant des propriétés de modularité aptes à permettre son assemblage à un (ou plusieurs) autre(s) élément(s) similaire(s). A cet effet, les faces frontales de l'élément modulaire pourront être parallèles et constituer des faces d'assemblage contre chacune desquelles pourra venir s'appliquer la face d'assemblage d'un autre élément modulaire. Dans ce cas, les orifices des conduits débouchant sur ces faces d'assemblage pourront être munis de moyens permettant leur connexion sur des orifices de conduits correspondants prévus sur les faces d'assemblage des éléments modulaires adjacents. Des modes de réalisation de dispositifs d'obturation conformes au procédé selon l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une représentation schématique, en perspective, d'un'dispositif d'obturation, illustrant le principe du procédé selon l'invention La figure 2 est une vue de dessus d'un autre mode d'exécution du dispositif selon l'invention La figure 3 est une vue de côté du dispositif repré senté figure 2. Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif d'obturation se compose d'un corps monobloc 1 de forme cu-bique, comprenant une face supérieure 2, une face inférieure 3 et quatre faces latérales 4, 5, 6, 7. Ces quatre faces latérales 4 à 7 sont munies de quatre cavités centrales 8 à 11 respectives, de forme cylindrique, et coaxiales deux à deux. Pour des raisons qui seront précisées par la suite, le diamètre de ces cavités 8 à 11 est prévu très inferieur à la longueur d'un côté du corps (par exemple 1/3 de cette longueur). De même, la profondeur de ces cavités 8 à 11 sera très inférieure à la moitié de la susdite longueur (elle sera par exemple égale à 1/3 de ladite longueur). Chacune de ces cavités 8 à 11 est destinée à recevo-ir un module d'obturation 12 schématisé sur la figure 1 qui comprend, logé dans un corps cylindrique, un actionneur de type pneumatique qui assure les déplacements d'un organe d'obturation 13 en forme de pointeau. Ce module d'obturation 13 vient se monter sur la face du corps grâce à des moyens nan représentés (par exemple par vissage) de manière à refermer de façon étanche la cavité en formant une chambre d'obturation, à l'intérieur de laquelle l'organe d'obturation peut se déplacer. Par ailleurs, le fond 14 de chacune des cavités est muni d'un perçage coaxial 15 à 18 (conduit d'obturation) dont l'orifice sert de siège d'obturation à l'organe d'obturation 13. Conformément au procédé selon l'invention, les interconnexions entre les obturateurs ainsi constitués et, en particulier, entre lesdits conduits obturables 15 à 18 et les chambres d'obturation ainsi que les conduits collecteurs d'admission ou d'échappement nécessaires pour obtenir une circuiterie conforme aux fonctionnalités recherchées, sont réalisées par des perçages axés perpendiculairement aux faces du corps (parallèlement aux axes x, y et z). I1 est clair que, pour un même ensemble de fonctionnalités que le dispositif d'obturation doit exécuter, il existe une multiplicité de possibilités d'implantation des perçages. C'est la raison pour laquelle, plutôt que de décrire une application particulière, il nous a paru préférable d'indiquer sur la figure 1, d'une façon non exhaustive, des exemples d'exécution des principaux modes d'interconnexion réalisables dans le corps. Ainsi, sur cette figure, la cavité 8 se trouve raccordée au conduit d'obturation 16 de la cavité 10 par l'intermédiaire d'un perçage 20 réalisé dans la face 4 du corps 1 et débouchant dans la cavité 8 et d'un perçage 21 réalisé dans la face 3 qui recoupe le perçage 20 et débouche dans le conduit d'obturation 16. La cavité 10 est elle-même reliée à l'extérieur (par exemple en vue d'une connexion avec un organe externe) grâce à un perçage 22 réalisé dans la face 3. Les conduits d'obturation 15 et 17 sont réalisés par un même perçage et sont donc en communication mutuelle. Ils communiquent en outre avec un collecteur 23 réalisé par un perçage traversant, débouchant dans les faces 2 et 3. La cavité 9 est connectée au conduit d'obturation 18 par l'intermédiaire d'un premier perçage 24 réalisé dans la face 7 et débouchant dans le conduit d'obturation 18 et d'un second perçage 25 réalisé dans la face 6, qui recoupe le perçage 24 et débouche dans la cavité 9. Bien entendu, il conviendra ensuite d'obturer les orifices des perçages 21, 20, 24, 25 qui ne doivent pas déboucher à l'extérieur. I1 apparaît que, grâce au fait que la géométrie du corps (ici un cube) est parfaitement définie dans un repère de coordonnées cartésiennes et est donc facilement modélisable et quei par ailleurs, les perçages sont effectués perpendiculairement aux faces du corps (parallèles à l'un des axes ox, oy, oz), l'implantation des susdites interconnexions peut être aisément déterminée à l'aide d'un système de conception assistée par ordinateur, et la réalisation des susdits perçages peut ensuite être effectuée automatiquement à l'aide d'une perceuse à commande numérique pilotée par ledit système. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la forme du corps précédemment décrite. Ainsi, le dispositif pourrait comprendre, comme dans l'exemple représenté sur la figure 2, un corps 30 de forme prismatique à section octogonale, muni de quatre cavités 31 à 34 respectivement prévues sur deux couples de faces latérales opposées 35 à 38 et disposées de manière à constituer deux paires coaxiales à 900 l'une de l'autre. Dans cet exemple, l'orifice de chacune de ces cavités est bordé par une collerette cylindrique coaxiale 39 destinée à permettre un montage par vissage d'un module d'obturation respectif 40 à 43 du type comprenant - un corps cylindrique 44 ouvert d'un côté et refermé de l'autre côté par un fond 45 muni d'un orifice d'admission 46 pouvant se raccorder à. un circuit d'alimentation de fluide sous pression, ledit corps 44 comprenant, au niveau de son ouverture, un filetage 47 destiné à venir se visser sur un filetage correspondant prévu sur la surface cylin drique externe de la collerette 39 - une membrane radiale 48 divisant le volume intérieur du corps en deux chambres 49, 50 étanches, l'une vis-à-vis de l'autre, cette membrane 48, réalisée en une matière flexi ble, étant sollicitée par un ressort de pression 51 prenant appui sur ledit fond 45 - une tige coaxiale 52, solidaire de la membrane 48 et montée coulissante dans 11 alésage d'une douille 53 munie d'un collet radial 54 monté, de façon étanche, sur la collerette 39 et dont la surface cylindrique externe sert d'élément de guidage à un soufflet 55 métallique reliant, de façon étanche, l'extrémité de la tige 52 à la base du collet 54 ; et - un organe d'obturation 56, en forme de pointeau, monté sur l'extrémité de la tige 52. En l'absence de fluide sous pression à l'intérieur de la chambre 49, la membrane 48 occupe une position de repos, tandis que l'organe d'obturation 56, maintenu écarté de l'orifice du conduit obturable 57 réalisé dans le fond de la cavité 31, autorise une circulation de fluide entre la cavité 31 et le conduit d'obturation 57. Par contre, l'admission d'un fluide sous pression dans la chambre 49 provoquera une déformation de la membrane 48 et, en conséquence, un déplacement de l'organe d'obturation 56 qui, en s'appliquant sur le fond de la cavité 31, obturera le conduit d'obturation 57. Dans cet exémple, la cavité 31 communique avec le conduit d'obturation 59 de la cavité 34, grâce à un perçage 60 réalisé parallèlement au conduit d'obturation 57. Par ailleurs, les conduits d'obturation 57, 58 des cavités 31 et 33 sont réalisés par un perçage commun et communiquent entre eux. Ce perçage commun recoupe un conduit collecteur 61 (perpendiculaire au plan de la figure) dans lequel débouche également le conduit d'obturation 62 de la cavité 32. Les cavités 31, 32 et 33 peuvent être, quant à elles, raccordées à des circuits extérieurs, grâce à des perçages 63 pratiqués au niveau des faces 64, 65, 66, 67. La conformation des dispositifs d'obturation précédemment décrits et, en particulier, le fait que les faces frontales du corps de ces dispositifs sont planes et ne supportent pas de modules d'obturation, permettent de réaliser des ensembles formés par assemblage de deux ou plusieurs dispositifs d'obturation. La figure 3 illustre un mode d'exécution d'un tel ensemble, réalisé par assemblage de trois dispositifs (ou éléments) d'obturation 70, 71, 72, du type de celui représenté figure 2. Cet ensemble fait plus particulièrement intervenir un élément central 71 sur chaque face frontale duquel (73, 74) vient respectivement s'appliquer une face frontale 75, 76 d'un élément adjacent 70, 72. Les interconnexions entre ces éléments sont alors réalisées au moyen de perçages réalisés au niveau des-faces 73 à 76 et agencés de telle façon que l'orifice de chaque perçage sur l'une des faces soit situé au droit de l'orifice d'un perçage correspondant situé sur la face adjacente d'un autre élément. Bien entendu, des moyens d'étanchéité pourront être prévus pour assurer que les connexions entre les différents perçages présentent l'étanchéité requise. Ici aussi, ces interconnexions sont réalisées selon les fonctionnalités recherchées. Ainsi, sur la figure 3, on a simplement représenté un circuit d'interconnexion 77 à 80 reliant les cavités 81, 82, 83 des éléments 70, 71, 72, un circuit d'interconnexion 84, 85 traversant l'élément 70 et venant déboucher dans la cavité 86 du module 71, ce circuit pouvant communiquer avec un ou plusieurs conduits obturables de l'élément 70, et un circuit d'interconnexion 87, 88 traversant le module 72 et venant déboucher dans au moins un conduit obturable du module 71, ce circuit d'interconnexion étant, par ailleurs, en communication avec un ou plusieurs conduits obturables du module 72. La cavité 89 est, quant à elle, connectée à un circuit extérieur grâce à un perçage 90 débouchant sur la face 91. Revendications 1. Procédé pour la réalisation d'un dispositif d'obturation à obturateurs multiples et à circuits dlinter- connexion intégrés adaptables selon les fonctionnalités désirées par l'utilisateur, ce procédé faisant intervenir un élément structural monobloc (1), de forme prismatique à section polygonale, dont au moins deux faces latérales (4, 6) sont munies d'au moins dieux cavités respectives (10, 11) suffisamment espacées l'une de l'autre pour permettre le passage, au moins dans le volume intercalaire compris entre ces deux cavités (10, 11), d'une multiplicité de conduits orientés perpendiculairement aux faces (2 à 7) dudit élément (1), chacune de ces cavités (10, 11) étant conformée de manière à pouvoir recevoir un module d'obturation (12) comprenant un corps logeant un mécanisme d'obturation (12) et conçu de manière à refermer, de façon étanche, ladite cavité (10, 11) en délimitant, à l'intérieur de celle-ci, une chambre d'obturation, ce mécanisme d'obturation servant à actionner un organe d'obturation (13) apte à venir obturer un conduit obturable (16, 18) réalisable par perçage dans le fond de ladite cavité (10, 11), caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser, par des perçages effectués dans ledit élément, perpendiculairement à ses faces (2 à 7), les conduits obturables (16, 18) associés à chacune des cavités, ainsi que des conduits de liaison servant à assurer des interconnexions entre lesdits conduits obturables (16, 18), lesdites chambres d'obturation et/ou des conduits collecteurs d'admission ou d'échappement (23), lesdits conduits de liaison pouvant eux-mêmes s'interconnecter par recoupement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qulil comprend en outre une étape supplémentaire d'obturation des perçages (21, 20, 24, 25) qui ne sont pas destinés à déboucher à l'extérieur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend l'assemblage d'au moins deux éléments similaires (70, 71), de telle manière que l'une des deux faces frontales (73) de l'un de ces éléments vienne s'appliquer contre une face frontale correspondante (75) dé l'autre élément, et que des perçages (84, 77) réalisés sur l'une de ces faces viennent en communication avec des perçages correspondants (85,- 78) réalisés sur l'autre face. 4. Dispositif d'obturation à obturateurs multiples réalisé conformément à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un élément structural monobloc (1), de forme prismatique, à section polygonale, dont au moins deux faces latérales (4, 6) sont munies d'au moins deux cavités respectives (10, 11) conformées de manière à pouvoir recevoir un module d'obturation (12) comprenant un corps logeant un mécanisme d'obturation et conçu de manière à refermer, de façon étanche, ladite cavité (10, 11) et à délimiter, à l'intérieur de celle-ci, une chambre d'obturation dans le fond de laquelle est réalisé un conduit d'obturation coaxial (16, 18), ledit mécanisme d'obturation comprenant des moyens aptes à assurer l'actionnement d'un organe d'obturation (13), mobile à l'intérieur de la chambre d'obturation, et conçu de manière à venir obturer ledit conduit d'obturation (16, 18), et en ce que ledit élément structural (1) comprend des conduits de liaison (20 à 25) réalisés par des perçages effectués perpendiculairement aux faces (2 à 7) dudit élément (1), de'manière à assurer des interconnexions entre lesdits conduits obturables (16, 18), et/ou lesdites chambres d'obturation et/ou des conduits collecteurs d'admission ou d'échappement (23). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux conduits de liaison (20, 21) interconnectés par recoupement. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le susdit élément structural (1) présente une section droite de forme carrée, et en ce que chacune des susdites faces latérales (2 à 7) comporte une cavité (8 à 11). 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le susdit élément structural présente une section droite de forme octogonale et comprend deux paires de cavités coaxiales (31, 33-32, 34) axées à 900 l'une de l'autre. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'orifice de chacune des susdites cavités (31 à 34) est bordé par une collerette cylindrique coaxiale (39) munie d'un filetage de manière à permettre un montage par vissage d'un module d'obturation (40 à 43).