Brevet FR2630285A1 — publié le 19891020

ELIMINATEUR RADIOACTIF DE CHARGES ELECTRIQUES STATIQUES DESCRIPTION La présente invention a trait à un éliminateur radioactif de charges électriques statiques, comme il en appariait par exemple au cours de la manipulation de meme qu a certains stades de la fabrication de matériaux isolants. De teLles charges électriques statiques peuvent provoquer des désordres importants dans les différentes étapes de fabrication ou créer des défauts gênants et le plus souvent difficilement décelables. La présente invention a plus précisément pour objet un appareil capable d'éliminer de telles charges électriques lorsqu'elles se trouvent déposées sur un corps de forme allongée en un matériau isolant et subissant, pour tes besoins d'une fabrication ou d'un traitement quelconque, un mouvement de translation longitudinal selon son axe. C'est le cas par exemple de profilés, de lames et/ou de fils en matériau plastique ou isolant. On sait que des charges électriques stationnaires, qui sont constituées par un excès ou un défaut d'électrons sur une surface isolant, sont engendrées couramment lors du contact ou de la séparation de deux corps, par exemple lors de la friction d'un corps métallique sur un composé isolant en polymère. Le caractère nuisible et parfois très gênant de teLles charges se manifeste de différentes façons ou à différents niveaux d'une chaîne de fabrication par exemple. Tout d'abord, ces charges constituent un danger pour le personnel qui manipule la chaine de fabrication, car elles peuvent etre la cause de différences de potentiels très élevées, de plusieurs dizaines de kilovolts par exemple, entre le corps isolant qui les supporte et la masse. Dans des cas extrêmes, ces charges peuvent être à l'origine d'incendies ou d'explosions si des corps, facilement inflammables ou explosifs, sont amenés à subir une décharge électrique. Pour lutter contre les difficultés rappelées précédemment, plusieurs méthodes ou moyens ont été utilisés jusqu'à ce jour pour éliminer l'électricité statique se formant ainsi spontanément à la surface de corps isolants ; on peut citer notamment le recours à des produits antistatiques, l'utilisation d'éliminateurs de charges à induction fonctionnant à l'aide de pointes passives qui permettent la décharge progressive du corps dans l'atmosphère environnante ainsi que des éliminateurs portés à haute tension et des éliminateurs radioactifs. Les pointes de ces éliminateurs à haute tension sont portées à une tension de valeur allant de 5000 à 15000 volts. Cette tension peut être alternative- à la fréquence industrielle ou, dans un même système, être positive pour une partie des pointes et négative pour les autres. Par ce moyen, les pointes entretiennent une ionisation dans leur voisinage quelle que soit la valeur de la charge stationnaire, ce qui permet une dissipation plus complète des charges. Les éliminateurs radioactifs agissent en provoquant par bombardement béta, aLpha, X ou gamma, une ionisation de l'air situé au voisinage des charges à éliminer, rendant ainsi cet air conducteur et permettant par conséquent L'écoulement progressif de ces memes charges vers un corps métallique relié à la masse. Malheureusement, les moyens de lutte contre les charges éleitriques stationnaires rappelées précédemment possèdent tous un certain nombre d'inconvénients que L'on rappellera brièvement ici. Le recours à des produits antistatiques nécessite une enduction des surfaces à protéger qu'il faut répéter de façon relativement fréquente dans le temps, et, surtout, est une technique inutilisable dans une fabrication continue sur des surfaces en translation ou en mouvement. Les éliminateurs à induction ou à haute tension sont limités dans leur utilisation car ils peuvent eux aussi dans certains cas amener l'apparition de décharges disruptives qui produisent une explosion dans une atmosphère inflammable ou chargée de poussières. De plus, toute décharge disruptive -est aussi génératrice de photons lumineux qui sont parfois inacceptables, comme par exemple dans l'industrie photographique. C'est pourquoi dans ce type d'industrie, on préfère avoir recours aux éliminateurs radioactifs dont l'utilisation est plus générale et qui n'ont pas les inconvénients des éliminateurs ou moyens d'élimination qui viennent d'être décrits. Comme on l'a rappelé précédemment, les systèmes radioactifs éliminateurs de charges statiques sont des appareils qui provoquent au voisinage de Leurs faces active une ionisation de l'air d'une intensité suffisante pour que ce dernier, devenant conducteur, permette l'écoulement des charges électriques indésirables au travers de cet air conducteur vers un appareil éliminateur relié à la masse. Ces appareils ont le grand avantage de produire une ionisation constante qui est indépendante de toute alimentation en énergie et ne dépend que des caractéristiques des sources radioactives utilisées à cet effet.Dans ces dernières années, on a amélioré considérablement ce type d'appareils éliminateurs, en ayant recours à des sources radioactives de rayonnement alpha à très haute sécurité résistant bien à des contraintes sévères de température ou de chocs et fonctionnant à l'aide de 244 radio-isotopes tels que Am ou Cm qui fournissent une ionisation constante de grande intensité pendant un grand nombre d'années. Parmi les éliminateurs radioactifs d'électricité statique existant sur le marché aujourd'hui, il ne s'en trouve aucun qui permette de traiter simplement, en cours de fabrication, les surfaces d'objets allongés ou filiformes en translation longitudinale selon leur axe. La présente invention a précisément pour objet un éliminateur radioactif de charges électriques statiques qui résout de manière simple et pratique le problème précédent. Cet éliminateur radioactif de charges électriques statiques déposées sur un corps de forme allongée, en matériau isolant, en mouvement de translation longitudinal, est caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte cylindrique de forme générale allongée ouverte à ses deux extrémités dans laquelle circule le corps en matériau isolant, cette enceinte ayant une section droite dont la forme correspond au profil de la section droite du corps i sol an-t en translation, étant réalisée en un matériau conducteur de l'électricité et étant mise à la masse, les parois latérales de l'enceinte cylindrique étant munies de porte-sources radioactives de façon telle que leur surface active soit tournée vers l'intérieur de t'enceinte et provoque une ionisation de l'air contenu dans cette enceinte, alors que l'épaisseur de l'enceinte et du porte-sources suffit pour arrêter le rayonnement de la source en direction'de l'extérieur. La disposition particulière de l'éliminateur radioactif de charges électriques selon l'invention permet donc à la fois, par la position des sources tournées vers. l'intérieur de l'enceinte cylindrique dans laquelle circule le corps de forme allongée à traiter, une ionisation très complète de l'air situé à L'intérieur de cet-te enceinte et la protection totale de l'environnement contre l'irradiation, celle-ci étant assurée par L'épai-sseur de L'enceinte et du métal des pièces dans lesquelles sont logés les corps des sources radioactives. Selon une caractéristique intéressante de la présente invention, on réalise L'éliminateur radioactif en donnant à l'enceinte cylindrique de forme générale allongée une section droite dont la forme correspond au profil extérieur de la pièce allongée qui circule dans l'enceinte. Si cette pièce est un profilé en U ou une lame par exempLe, l'enceinte peut êtré de section carrée ou parallélépipédique ; si au contraire, le corps allongé est filiforme, une enceinte de section circuLaire peut être utilisée de préférence. Enfin, selon un mode de réalisation particulièrement intéressant de l'invention, les différentes sources radioactives de L'éliminateur sont montées sur un ensemble porte-sources démontable, fixé à la paroi de l'enceinte, et fermé vers l'extérieur parune plaquette métallique qui maintient les sources en place dans l'ensembLe porte-sources et assure un rôle de blindage contre Le rayonnement dirigé vers l'extérieur. De toute façon, l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit de plusieurs exemples de mise en oeuvre de L'éliminateur radioactif de charges électriques, ces exemples étant donnés et décrits à titre illustratif et non limitatif, en se référant aux figures 1 à 4 sur lesquelles - la figure 1 représente en perspective cavalière le schéma général d'un éliminateur radioactif de charges électriques conforme à l'invention, - la figure 2 représente en coupe schematique l'enceinte cylindrique d'un éliminateur selon l'invention dans le cas où le corps de forme allongée à traiter a le profil d'une lame, - la figure 3 représente en coupe l'enceinte cylindrique de forme allongée d'un éliminateur radioactif de charges électriques selon l'invention dans le cas où le corps de forme allongée à traiter est un fil, - la figure 4 représente enfin en perspective cavalière avec arrachement partiel, un mode de réalisation particuliérement avantageux de l'éliminateur radioactif objet de l'invention dans lequel les différentes sources sont montées sur un énsemble porte-sources démontable inséré dans l'une des parois de l'enceinte cylindrique. Sur la figure 1, on a représenté un éliminateur radioactif de charges électriques statiques conforme à l'invention dans lequel se déplace en translation longitudinale une pièce en matériau isolant ayant la forme d'un profilé en U. L'éliminateur radioactif 1 comprend essentiellement une enceinte cylindrique 2 de forme générale allongée, laquelle, dans le cas de mise en oeuvre de la figure 1, a une section de forme carre. Cette enceinte cylindrique 2 est ouverte à ses deux extrémités 3 et 4 de façon à laisser une libre circulation pour le corps de forme allongée en matériau isolant, ici une poutre en matière plastique 5, ayant une section en U. Cette poutre est déplacée en translation longitudinale selon son axe commun avec l'axe de l'enceinte 2 par des moyens de mise en translation 6, d'un type en soi connu. L'enceinte cylindrique 2 est mise à la masse par un conducteur 7. Selon l'invention, les parois latérales de l'enceinte cylindrique 2 sont munies de logements rapportés 8 comportant des sources radioactives 9 noyées dans la masse de L'élément 8 et tournées vers L'intérieur de L'enceinte 2 de façon à ioniser le plus complètement possible l'atmosphère d'air contenu à l'intérieur de cette enceinte 2. Les sources peuvent être indifféremment des sources de particules béta, alpha ou de photons X ou gamma. De façon pratique, et pour que l'ionisation précédente atteigne un niveau satisfaisant, on choisit Les dimensions radiales de l'enceinte 2 par rapport à son axe de façon qu'elle ne dépasse pas en moyenne deux fois Le parcours des particules ou des photons ionisants utilisés.Sur les faces latérales de l'enceinte 2 tournées vers l'extérieur, c'est-à-dire en particulier vers le personnel évoluant autour de l'appareil, des parties métalliques renforcées 10 constituent des écrans protecteurs vis-à-vis du rayonnement émis. Selon l'invention, on peut choisir la longueur de l'enceinte 2 et le nombre des sources placées sur les surfaces latérales internes pour obtenir un taux d'irradiation et d'ionisation correct de l'air contenu dans le v-olume intérieur de cette enceinte 2. Dans certaines réalisations, on peut également envisager de faire balayer l'intérieur de l'enceinte 2 par un courant d'air dont le débit est réglé en vue de l'obtention d'une bonne efficacité de l'ionisation et en tenant compte notamment de la vitesse V de défilement-du- corps 5 à traiter ainsi que de l'importance des charges électriques que ce dernier corps porte en surface. Le fonctionnement de l'appareil est dès lors facile à comprendre. En effet, les charges électriques stationnaires situées sur la surface du corps 5 peuvent s'écouler au travers de l'air situé à l'intérieur de l'enceinte 2 et rendu conducteur par l'ionisation. Cette enceinte 2 est métallique et mise à la masse par les conducteurs 7 et les charges s'écoulent alors librement vers la terre. Sur la figure 2, on a représenté une première variante de l'éliminateur radioactive objet de l'invention dans laquelle l'enceinte 2 a toujours une section de forme carrée, mais où le corps de forme allongée en un matériau isolant qui circule selon l'axe de cette enceinte est une lame Il de forme aplatie. Sur la figure 2, on retrouve les porte-sources latéraux 8 comportant les sources eltes-mêmes 9, l'épaisseur des porte-sources et de la paroi de l'enceinte 2 tournée vers l'extérieur étant telle que tout rayonnement en direction de cette partie de l'espace est arreté. Dans le mode de mise en oeuvre de la figure 3, l'enceinte cylindrique de forme allongée 2 a une section droite cylindrique et le corps en matériau isolant que l'on veut décharger de ses charges superficiellés est un fil 12 qui progresse selon son axe, longitudinalement, au centre de l'enceinte 2. La variante de la figure 4, où l'on retrouve les mêmes éléments et notamment l'enceinte 2 de section parallélépipédique et le corps allongé filiforme 12 que l'on veut décharger électriquement des charges qu'il supporte, est complété par un porte-sources 13 contenant les sources 9 destinées à- irradier l'espace intérieur de l'enceinte 2. La paroi latérale inférieure de l'enceinte 2 est usinée de façon à recevoir le porte-sources 13 et une plaque 15, généralement métallique, sert à la foi s à mainten-;r les sources 9 dans leur logement 14 et à assurer un roule de blindage vers L'extérieur en. arrêtant les rayonnements alpha, béta ou Les photons X ou gamma. Cette plaquette 15 peut être par exemple vissée sur la paroi inférieure de L'enceine 2 et des colliers 16 munis de brides appropriées assurent le serrage de l'ensemble et son maintien de façon solidaire. L'ensemble porte-sources démontable 13 offre un accès aux -sources 9 pour effectuer les contrôles périodiques indiqués par la législation. Comme il a été dit précédemment, un courant d'air peut parcourrir l'intérieur de l'enceinte 2 avec les avantages indiqués. Cet exemple de réalisation, associé à des sources alpha, procure un isolement complet de la source vis-à-vis de L'extérieur. A titre d'exemple, une mesure de débit d'équivalent de dose à 10 cm d'un 241 appareil comportant six sources de Am (100v=C; chacune) donne des valeurs inférieures à 0,5 mrad/h. REVENDICATIONS 1. Eliminateur radioactif de charges électriques statiques déposées sur un corps de forme allongée (5), en matériau isolant, en mouvement de translation longitudinal, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte cylindrique de forme générale allongée (2) ouverte à' ses deux extrémités (4, 3) dans laquelle circule le corps en matériau isolant (5), cette enceinte (2) ayant une section droite dont la forme correspond au profil de la section droite du corps isolant (5) en translation, étant réalisée en un matériau conducteur de l'électricité et étant mise à la masse, les parois latérales de L'enceinte cylindrique étant munies de porte-sources radioactives (8) de façon telle que leur surface active soit tournée vers l'intérieur de l'enceinte (2) qui provoque une ionisation de liait contenu dans cette enceinte (2), alors que l'épaisseur de l'enceinte (2) et du portesources (8) suffit pour arrêter le rayonnement de la source en direction de L'extérieur. 2. Eliminateur radioactif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps isolant de forme allongée (5) ayant la forme d'un profilé ou d'une lame, l'enceinte cylindrique a une section approximativement carrée ou rectangulaire. 3. Eliminateur radioactif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps isolant de forme allongée (5) ayant la forme d'un fil, l'enceinte cylindrique a une section circulaire. 4. El i mi nateu r radioactif selon I-' une quelconque des revendications 1 à 3 précédente, caractérisé en ce que les différentes sources sont montées sur un ensemble porte-sources démontable (13), fixé à la paroi de l'enceinte, et fermé vers l'extérieur- par une plaquette métallique (15) qui maintient Les sources (9) en place dans l'ensemble porte-sources (13) et assure un rôle de blindage contre le rayonnement dirigé vers l'extérieur.