Brevet FR2704757A1 — publié le 19941110

La présente invention a pour objet un dispositif de stérilisation à haute pression de produits, comme par exemple des fluides ou des éléments emballés, et destiné plus particulièrement aux laboratoires. Il est connu pour stériliser des produits de les soumettre à une pression pouvant atteindre une valeur de 8000 bars. Pour cela, on utilise le plus souvent une enceinte étanche de volume réduit dans laquelle sont placés les produits à stériliser qui sont soumis à une pression. Cette enceinte étanche est raccordée à une pompe destinée à gonfler l'intérieur de l'enceinte dans le but d'augmenter la pression interne. Dans le cas d'un fluide à stériliser, ce fluide est contenu dans l'enceinte étanche et est soumis directement à la pression désirée obtenue à l'aide de la pompe. Dans le cas d'un élément emballé à stérili- ser, cet élément est placé dans l'enceinte étanche et est soumis à la pression requise au moyen de ladite pompe. Compte tenu de la pression élevée régnant à l'intérieur de l'enceinte étanche et nécessaire pour obtenir la stérilisation des produits, cette enceinte et l'ensemble du dispositif de stérilisation doivent pouvoir résister et être sûrs vis à vis du personnel. Le dispositif de stérilisation doit donc être conçu pour présenter toutes les garanties de sécurité et également pour éviter les défaillances des pièces soumises à la pression et, même dans le cas o ces défaillances se produiraient, éviter les conséquences graves que cela entraineraient sur le personnel environ- nant. L'invention a donc pour but de proposer un dispositif qui permet de stériliser des produits à très haute pression et qui présente toutes les garanties de sécurité nécessaire à ce type de dispositif. L'invention a donc pour objet un dispositif de stérilisation à haute pression de produits, du type comprenant une enceinte étanche formée d'un fond percé d'un orifice relié à des moyens d'alimentation en fluide sous pression et d'un couvercle assemblé audit fond au moyen d'un organe de fixation et un piston coulissant monté de manière étanche dans l'enceinte et destiné à se déplacer dans ladite enceinte sous l'effet de la pression exercée par le fluide sur une surface active dudit piston coulissant, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de traitement haute pression ménagée dans le piston coulissant et destinée à recevoir le produit à stériliser et un piston fixe solidaire du couvercle destiné à pénétrer dans la chambre de traitement haute pression lors du déplacement du piston coulissant pour comprimer ledit produit à stériliser, l'extrémité libre du piston déterminant une surface active, le rapport entre les surfaces actives du piston coulissant et du piston fixe étant de 1 à 20. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - le piston coulissant est formé d'au moins deux viroles et d'une chemise interne de protection, lesdites viroles et ladite chemise interne étant concen- triques et solidaires les unes des autres, - le piston coulissant est formé d'une virole externe, d'une virole intermédiaire et d'une chemise interne de protection, lesdites viroles et ladite chemise interne étant concentriques et solidaires les unes des autres - la virole externe comporte un alésage borgne dans lequel est montée la virole intermédiaire, - la virole intermédiaire est montée dans la virole externe par frettage, - la virole intermédiaire comporte un alésage borgne concentrique à l'alésage borgne de la virole externe et dans lequel est montée la chemise centrale, - la chemise interne comporte un alésage borgne formant la chambre de traitement et concentrique aux alésages borgnes de la virole externe et de la virole intermédiaire, - la virole externe comporte sur sa surface extérieure un joint d'étanchéité destiné à coopérer avec la surface intérieure du fond pour assurer l'étanchéité entre, d'une part, une chambre délimitée par la surface active du piston coulissant et le fond et, d'autre part, l'enceinte, - le piston fixe comporte sur sa surface extérieure un joint d'étanchéité destiné à coopérer avec la surface intérieure de la chemise interne pour assurer l'étanchéité entre, d'une part, la chambre de traitement et, d'autre part, l'enceinte. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le dispositif comprend un vérin de rappel du piston coulissant et comportant une tige traversant de manière étanche le fond, ladite tige étant reliée à la virole externe dudit piston coulissant. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant à la figure unique annexée qui représente, en coupe, un dispositif de stérilisation à haute pression, conforme à l'invention. Le dispositif de stérilisation représenté en coupe sur la figure comprend une enceinte étanche 1 délimitée par un fond 10 et un couvercle 20. Le fond 10 et le couvercle 20 sont assemblés entre eux au moyen d'un organe de fixation 2. Cet organe de fixation 2 est constitué par un anneau de serrage 2a, soit articulé, soit formé de deux demi-anneaux solidaires entre eux par un jeu de boulons 2b. L'anneau de serrage 2a comporte un évidement intérieur 7 en forme "V" dont un premier pan incliné 7a prend appui sur une surface inclinée 11 formée sur la surface extérieure de la partie supérieure du fond 10 et dont un second pan incliné 7b prend appui sur une surface inclinée 21 formée sur la surface extérieure de la partie inférieure du couvercle 20. Le fond 10 est également percé d'un orifice 12 relié à des moyens d'alimentation, non représentés, en fluide sous pression par un conduit 3. Le fond 10 délimite un alésage 13 à fond plat dans lequel est monté un piston coulissant 30. La surface inférieure du piston 30 et la surface inférieure de l'alésage 13 du fond 10 délimite une chambre interne 4 qui est reliée aux moyens d'alimen- tation en fluide sous pression par le conduit 3. Ainsi, le piston coulissant 30 est destiné à se déplacer dans l'enceinte 1 sous l'effet de la pression exercée par le fluide sous pression sur la surface inférieure du piston 30 qui constitue une surface active 31 dudit piston coulissant 30. Le piston coulissant 30 est formé d'au moins deux viroles 32 et 33 et d'une chemise interne 34 de protection, lesdites viroles 32 et 33 et ladite chemise interne 34 étant concentriques et solidaires les unes de autres. Dans l'exemple représenté à la figure unique, le piston coulissant 30 est formé d'une virole externe 32, d'une virole intermédiaire 33 et d'une chemise interne 34 de protection. Pour assurer le guidage du piston coulissant lors de son déplacement dans l'alésage 13 du fond 10, la virole externe 32 comporte à sa partie inférieure une collerette 35 qui forme une butée. D'autre part, le couvercle 20 comporte au niveau de son extrémité inférieure en appui sur le fond , une partie en saillie interne 20a destinée à coopérer avec la collerette 35 pour limiter la course dudit piston coulissant 30. La virole externe 32 comporte sur sa surface extérieure au niveau de la collerette 35, un joint d'étanchéité 36 destiné à coopérer avec la surface intérieure de l'alésage 13 du fond 10 pour assurer l'étanchéité entre la chambre 4 et l'enceinte 1. La virole externe 32 comporte un alésage bor- gne 32a dans lequel est montée la virole intermédiaire 33 par exemple par frettage de telle manière que la virole intermédiaire 33 soit indémontable par rapport à la virole externe 32. La virole intermédiaire 33 comporte un alésage borgne 33a concentrique à l'alésage borgne 32a de la virole externe 32 et dans lequel est montée la chemise interne 34. La chemise interne 34 comporte un alésage borgne 34a formant une chambre de traitement 5 haute pression et concentrique aux alésages borgnes 32a et 33a de la virole externe 32 et de la virole intermédiaire 33. L'assemblage entre la chemise interne 34 et la virole intermédiaire 33 est réalisé dans des toléran- ces relativement serrées et cette chemise interne 34 a pour rôle d'éviter la corrosion sous contrainte des viroles 32 et 33. La nature du matériau constituant la chemise interne 34 est compatible avec le produit à stériliser qui est disposé dans la chambre de traitement haute pression, comme on le verra ultérieurement. Le dispositif de stérilisation comporte également un piston fixe 40 solidaire du couvercle 20 et disposé dans l'axe du piston coulissant 30, c'est à dire dans l'axe de la chambre de traitement 5 haute pression. Le piston fixe 40 est destiné à pénétrer dans la chambre de traitement 5 haute pression lors du déplacement du piston coulissant 30. L'extrémité libre du piston fixe 40 détermine une surface active 41. Le rapport entre la surface active 31 du piston coulissant 30 et la surface active 41 du piston fixe 40 est de 1 à 20. Le piston fixe 40 comporte sur sa surface extérieure, un joint d'étanchéité 42 destiné à coopérer avec la surface intérieure de la chemise interne 34 pour assurer l'étanchéité entre la chambre de traitement 5 haute pression et l'enceinte 1. Le dispositif de stérilisation comporte un vérin 50 de rappel du piston coulissant 30. Ce vérin 50 comprend, de manière classique, un corps 51 fixé à l'extérieur du fond 10, un piston 52 destiné à se déplacer dans le corps 51 et une tige 53 solidaire du piston 52 et située dans l'axe du piston coulissant 30. La tige 53 traverse de manière étanche le fond 10 et est reliée, par exemple par vissage, à la virole externe 32 du piston coulissant 30. Un joint d'étanchéité 54 est interposé entre l'extrémité de la tige 53 et la virole intermédiaire 33 du piston coulissant 30. Par ailleurs, des joints d'étanchéité, respectivement 55, 56 et 57 sont interposés entre la tige 53 et le fond 10, le corps 51 et le fond 10 et le piston 52 et le corps 51 du vérin 50. Le piston 52 du vérin 50 délimite avec le corps 51 dudit vérin 50 deux chambres, respectivement 58 et 59, reliées à des moyens d'alimentation et d'aspi- ration, non représentés, d'un fluide sous pression permettant de ramener le piston coulissant 30 dans sa position initiale par l'intermédiaire dudit piston 52 et de la tige 53. Dans le cas o le produit à stériliser est constitué par un fluide, ce fluide est placé dans la chambre de traitement 5 haute pression et, dans le cas o le produit à stériliser est constitué par un élément emballé, cet élément emballé est placé dans un fluide contenu dans la chambre de traitement 5 haute pression. La tige 53 du vérin 50 peut être reliée à des moyens de repérage électrique ou mécanique de la position du piston coulissant 30 dans l'enceinte 1. Le dispositif de stérilisation selon l'inven- tion fonctionne de la manière suivante. Le fluide admis dans la chambre 4 par le conduit 3 agit sur la surface active 31 du piston coulissant 30 ce qui a pour effet de déplacer ledit piston coulissant 30 sur une course C. Cette course C est détectée par les moyens de repérage du déplacement de la tige 53 du vérin 50 qui se déplace en même temps que le piston coulissant 30. Au cours de son déplacement, le piston coulissant 30 est guidé par le collerette 35 qui coopère avec l'alésage 13 du fond 10 et la course du piston coulissant 30 est limitée par cette collerette 35 et la partie en saillie interne 12 du couvercle 20. Le déplacement du piston coulissant 30 dans l'enceinte 1 a pour effet de comprimer, par l'intermé- diaire du piston fixe 40, le produit contenu dans la chambre de traitement 5 haute pression et de stériliser ledit produit. La pression maximum dans la chambre de traitement 5 peut atteindre 8000 bars et cette pression s'exerce soit directement sur le produit à stérilisé dans le cas d'un fluide ou soit par l'intermédiaire du liquide contenu dans ladite chambre de traitement 5 dans le cas d'un élément emballé plongé dans ledit liquide. La pression maximum de 8000 bars peut être atteinte grâce au rapport entre la surface active 31 du piston coulissant 30 et la surface active 41 du piston fixe 40 qui est de 1 à 20. Le dispositif de stérilisation selon l'inven- tion présente l'avantage d'être composé d'un minimum de pièces, limitant ainsi les interfaces qui sont soumises à la pression maximum de 8000 bars. En effet, la chambre de traitement 5 haute pression est délimitée par un piston coulissant 30 composé d'au moins trois pièces concentriques et par un piston fixe 40 faisant office de bouchon de ladite chambre de traitement 5 haute pression. Le troisième élément soumis à la haute pression est constitué par le joint d'étanchéité 42 monté à l'extrémité du piston fixe 40. - Le dispositif de stérilisation selon l'inven- tion ne comporte donc que trois éléments soumis directe- ment à la pression maximale. La haute pression est, par conséquent, confinée dans la chambre de traitement 5. Une défaillance éventuelle du joint d'étan- chéité 42 peut entraîner des fuites qui, habituellement, sont particulièrement dangereuses, mais qui dans le dispositif selon l'invention, sont strictement confinées dans un volume interne délimité par le fond 10 et le couvercle 20. Une fissure éventuelle du fond 10 ou du couvercle 20 n'a aucune conséquence grave, car la pression dans l'enceinte 1 est très faible par rapport à la résistance mécanique dudit fond 10 et dudit couver- cle 20. L'assemblage du fond 10 et du couvercle 20, qui est démontable, n'est pas très sollicité du fait de sa dimension qui correspond à une conception d'un vérin à 400 bars. Le dispositif de stérilisation selon l'inven- tion présente donc l'avantage de ramener les conditions d'exploitation d'un dispositif à très haute pression à des nivaux de contraintes d'environnement correspondant à des dispositifs à pression conventionnelle. Le dispositif de stérilisation selon l'inven- tion présente donc toutes les garanties de sécurité indispensables à l'utilisation d'une très haute pression. REVENDICATIONS 1. Dispositif de stérilisation à haute pression de produits, comprenant une enceinte étanche (1) formée d'un fond (10) percé d'un orifice (12) relié à des moyens d'alimentation en fluide sous pression et d'un couvercle (20) assemblé audit fond au moyen d'un organe de fixation (2) et un piston coulissant (30) monté de manière étanche dans l'enceinte (1) et destiné à se déplacer dans ladite enceinte (1) sous l'effet de la pression exercée par le fluide sur une surface active (31) dudit piston coulissant (30), caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de traitement (5) haute pression ménagée dans le piston coulissant (30) et destinée à recevoir le proCuit à stériliser et un piston fixe (40) solidaire du couvercle (20) destiné à pénétrer dans la chambre de traitement (5) haute pression lors du déplacement du piston coulissant (30) pour comprimer ledit produit à stériliser, l'extrémité libre du piston fixe (40) déterminant une seconde surface active (41), le rapport entre les surfaces actives (31, 41) du piston coulissant (30) et du piston fixe (40) étant de 1 à 20. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston coulissant (30) est formé d'au moins deux viroles (32, 33) et d'une chemise interne (34) de protection, lesdites viroles (32, 33) et ladite chemise interne (34) étant concentriques et solidaires les unes des autres. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston coulissant (30) est formé d'une virole externe (32), d'une virole intermédiaire et d'une chemise interne (34) de protection, lesdites viroles (32, 33) et ladite chemise interne (34) étant concentriques et solidaires les unes des autres. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la virole externe (32) comporte un alésage borgne (32a) dans lequel est montée la virole intermédiaire (33). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la virole intermédiaire (33) est montée dans la virole externe par frettage. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la virole intermédiaire (33) comporte un alésage borgne (33a) concentrique à l'alésage borgne (32a) de la virole externe (32) et dans lequel est montée la chemise interne (34). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chemise interne (34) comporte un alésage borgne (34a) formant la chambre de traitement (5) haute pression et concentrique aux alésages borgnes (32a, 33a) de la virole externe (32) et de la virole intermédiaire (33). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole externe (32) comporte sur sa surface extérieure un joint d'étanchéité (36) destiné à coopérer avec la surface intérieure du fond (10) pour assurer l'étanchéité entre, d'une part, une chambre (4) délimitée par la surface active (31) du piston coulissant (30) et le fond (10) et, d'autre part, l'enceinte (1). 9. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que le piston fixe (40) comporte sur sa surface extérieure un joint d'étanchéité (42) destiné à coopérer avec la surface intérieure de la chemise interne (34) pour assurer l'étanchéité entre, d'une part, la chambre de traitement (5) haute pression et, d'autre part, l'enceinte (1). 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un vérin (50) de rappel du piston coulissant (30). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le vérin (50) comporte une tige (53) traversant de manière étanche le fond (10) et reliée à la virole externe (32) du piston coulissant (30). 12. Dispositif selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la tige (53) du vérin (50) est reliée à des moyens de repérage de la position du piston coulissant (30) dans l'enceinte (1).