Brevet FR2829879A1 — publié le 20030321

Dispositif de raccordement électrique et aéraulique d'un dispositif d'irradiation comportant une lampe à rayonnement électromagnétique. Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un dispositif de raccordement électrique et aéraulique d'un dispositif d'irradiation ayant une lampe à rayonnement électromagnétique constituée par un tube émetteur monté dans un logement d'une structure porteuse, laquelle est équipée : - de moyens de raccordement électrique pour l'alimentation du tube émetteur à partir d'une source d'énergie électrique, - et de moyens d'accouplement aéraulique pour la circulation d'un fluide de refroidissement destiné à refroidir la lampe. Etat de la technique Les documents WO-A-98/01700 et WO-A-01/18447 décrivent de tels dispositifs d'irradiation. Ces dispositifs d'irradiation équipés de lampes à rayonnement électromagnétique, dans l'ultraviolet, le visible et/ou l'infrarouge, sont couramment utilisées, notamment dans le domaine des arts graphiques, pour des applications comme le séchage d'encres, de vernis ou d'adhésifs, du type radicalaire ou cationique, sur des supports comme le papier, le carton, le plastique ou le textile, etc.... L'adduction des gaines aérauliques de refroidissement, comme celles des câbles d'alimentation électrique haute tension des sécheurs à rayonnement montés sur les machines d'imprimeries causent des problèmes d'encombrement, et de difficultés de mise en place, qui résultent :.... > du volume des conduits d'air de refroidissement, > des techniques de raccordement réalisées soit par des colliers de serrage, soit par un assemblage bride sur contre bride, soit par accouplement vissé. Il en résulte des difficultés au montage, compte tenu d'une part de l'exiguïté des emplacements, et des risques de mauvaise manutention comme par exemple la chute d'une vis ou d'un outil sur des éléments particulièrement sensibles constitués par les engrenages, les systèmes optiques de contrôle, les rouleaux d'impression chromés, les encriers, etc..... > de l'absence de tout contrôle intrinsèque garantissant l'état et la fiabilité du système électrique et aéraulique. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif de raccordement électrique et aéraulique d'un dispositif d'irradiation ayant une lampe à rayonnement électromagnétique, de manière à faciliter et à garantir le raccordement aéraulique et électrique, tout en assurant une bonne étanchéité de l'air sous pression, et à permettre la mobilité en rotation lors du montage ou de la maintenance, ou de la facilité d'introduction du substrat, notamment du papier. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de contrôle galvanique en liaison avec un dispositif de sécurité électrique, lequel coopère avec des moyens pour inhiber l'excitation du tube émetteur en cas de discontinuité galvanique provoquée par un défaut de raccordement électrique et/ou aéraulique. Si les manchons mâle et femelle du raccord d'accouplement aéraulique, et la broche de connexion électrique avec la prise ne sont pas raccordées tous les deux, il ne peut exister de continuité galvanique, ce qui empêche l'alimentation du tube émetteur. Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens d'accouplement aéraulique comportent un raccord d'accouplement à encliquetage solidarisé à une gaine de ventilation faisant partie du circuit de contrôle galvanique. La gaine de ventilation est constituée avantageusement par un fourreau souple spiralé en aluminium ou en acier inoxydable. Le raccord d'accouplement métallique comprend un manchon mâle tubulaire fixé à la gaine de ventilation et pouvant s'encliqueter dans un manchon femelle solidaire de la structure porteuse. Le manchon mâle est pourvu d'une partie tronconique munie d'une pluralité de stries réparties angulairement à intervalles réguliers, et d'un bourrelet coopérant avec une pente du manchon femelle pour obtenir un degré d'étanchéité suffisant en position d'accouplement. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de raccordement électrique comportent une broche de connexion destinée à être embrochée sur une prise fixée à la structure porteuse, ladite broche comprenant au moins quatre fiches dont deux autorisent la liaison électrique avec les électrodes du tube émetteur, une troisième fiche étant reliée à un fil de terre, et une quatrième fiche connectée à un fil du circuit de contrôle galvanique. La broche pourrait néanmoins comprendre trois fiches, l'absence de la quatrième étant remplacée par la carcasse métallique de la broche qui réaliserait la continuité du contrôle galvanique après accouplement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de contrôle galvanique comprend un fil de liaison électrique traversant une encoche longitudinale de la structure porteuse, et connecté électriquement à la quatrième fiche de la broche de connexion, et à la gaine de ventilation par l'intermédiaire du raccord d'accouplement aéraulique. Le dispositif de sécurité peut être piloté en plus par un détecteur de présence, notamment un contact de fin de course, contrôlant l'insertion de la lampe dans le bâti, et un pressostat contrôlant la pression du fluide dans la gaine de ventilation de manière à interrompre la liaison galvanique lorsque la pression tombe sous un seuil prédéterminé. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble de l'installation de raccordement électrique et aéraulique selon l'invention, le dispositif d'irradiation à rayonnement électromagnétique étant représenté monté sur une machine ; - la figure 2 montre le circuit électrique du dispositif d'irradiation avec la liaison galvanique ; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3 de la figure 2 du dispositif d'irradiation de type connu, dans lequel l'invention peut être mise en oeuvre ; - la figure 4 montre une vue partielle de la figure 1 avec l'accouplement aéraulique ; - la figure 5 représente une vue en coupe à échelle agrandie du raccord d'accouplement aéraulique de la figure 4 ; - la figure 6 est une variante de réalisation de la figure 4 avec un accouplement aéraulique longitudinal ; - la figure 7 est une vue en coupe de la broche de connexion électrique du dispositif d'irradiation. Description d'un mode de réalisation préférentiel Sur les figures 1 à 3, un dispositif d'irradiation 10 à rayonnement électromagnétique, ayant notamment une lampe à rayonnement ultraviolet, visible ou infrarouge, est muni d'un tube émetteur 12 longitudinal renfermant deux électrodes disposées aux extrémités opposées. Les électrodes sont du type décrit dans le document WO-A-98/01700. Le tube émetteur 12 est généralement un tube en quartz transparent, rempli d'un gaz ionisant sous une pression de l'ordre de quelques bars. Le gaz peut être à base d'argon, de xénon, de mercure ou de tout autre gaz inerte comme l'azote, ou mélange de gaz autorisant la formation d'un arc plasmatique lumineux entre les électrodes lorsque ces dernières sont soumises à une tension linéique de l'ordre de 10V/cm, ou supérieure (voir WO-A-98/01700). Les électrodes en tungstène sont portées en fonctionnement à une température élevée, par exemple entre 1500 C et 2000 C. Le tube émetteur 12 est monté dans une structure porteuse 14 réalisée à partir d'un profilé en aluminium, et décrite en détail dans le document WO-A- 01/18447. Une paroi intermédiaire 16 subdivise la structure porteuse 14 en une conduite 18 longitudinale destinée à la circulation d'un fluide de refroidissement, et un compartiment 20 de réception du tube émetteur 12. Le compartiment 20 est ouvert sur la face terminale 22 pour permettre l'émission du rayonnement électromagnétique dans le sens de la flèche F. La paroi intermédiaire 16 comporte des orifices 24 assurant la circulation du fluide de refroidissement entre la conduite 18 et le compartiment 20. Le tube émetteur 12 est associé à deux réflecteurs 26 latéraux de formes paraboliques ou elliptiques, séparés l'un de l'autre par une fente 28 s'étendant parallèlement à l'axe du tube. Pour assurer le refroidissement de la lampe, le fluide de refroidissement en provenance de la conduite 18 circule dans le compartiment 20 à la fois dans un couloir 30 à l'arrière des réflecteurs 26, et autour et le long du tube émetteur 12 à travers la fente 28. Le fluide de refroidissement pour éliminer la chaleur générée par l'infrarouge de la lampe, est constitué par de l'air de ventilation, mais il est clair que tout autre gaz ou liquide peut être utilisé. Pour assurer l'alimentation électrique et le refroidissement du tube émetteur 12, la structure porteuse 14 est équipée de moyens de raccordement électrique 32, de moyens d'accouplement aéraulique 34, l'ensemble coopérant avec un dispositif de sécurité 36 garantissant la mise en place simultanée et correcte du raccordement électrique et de l'accouplement aéraulique. La mise sous tension de la lampe est ainsi inhibée tant que les deux conditions précédentes ne sont pas remplies. La chaîne de sécurité peut être renforcée par un contact de fin de course 38, et un contact pressostatique 40 connectés électriquement au dispositif de sécurité 36 par des fils de liaisons 41,43. Le contact de fin de course 38 envoie un signal de présence de la lampe 10 dans le réceptacle du bâti 42, et le contact pressostatique 40 émet un signal de blocage lorsque la pression de l'air dans la gaine de ventilation 44 tombe sous un seuil prédéterminé. Les moyens d'accouplement aéraulique 34 sont raccordés à un motoventilateur 46 par la gaine de ventilation 44, laquelle est équipée d'un raccord d'accouplement 48 rapide du côté de la structure porteuse 14. Le motoventilateur 46 est alimenté par une première sortie 81 à basse tension d'un tableau électrique 50. Les moyens de raccordement électrique 32 de la lampe 10 comportent une broche de connexion 52 destinée à être embrochée sur une prise 54 fixée à la structure porteuse 14. La broche 52 est reliée par un câble 55 à un boîtier de raccordement 56, lequel est connecté à la sortie S2 d'un transformateur élévateur logé dans le tableau électrique 50. Le boîtier 56 est équipé d'une sécurité fin de course coopérant avec le couvercle, et insérée en série dans le circuit de contrôle galvanique garantissant l'isolation de la haute tension par rapport à l'environnement. Sur les figures 1 et 2, les moyens d'accouplement aéraulique 34, et les moyens de raccordement électrique 32 s'étendent perpendiculairement à la structure porteuse 14 du dispositif d'irradiation 10. Pour le remplacement d'une lampe, i suffit d'enlever la broche de connexion 52, et de tirer la structure porteuse 14 dans le sens de la flèche F1 (figure 4). En référence aux figures 4 et 5, le raccord d'accouplement 48 aéraulique comprend un manchon mâle 58 fixé à la gaine de ventilation 44 et pouvant s'encliqueter dans un manchon femelle 60 solidaire de la structure porteuse 14. Le manchon mâle 58 tubulaire est réalisé en un matériau métallique sensiblement élastique, par exemple du laiton écroui. Il comporte une partie tronconique 62 munie d'une pluralité de stries réparties angulairement à intervalles réguliers. La présence des stries permet de réduire le diamètre extérieur du manchon 58 pour autoriser l'insertion dans le manchon femelle 60 cylindrique. L'extrémité de la partie tronconique 62 est dotée d'un bourrelet 64 susceptible de réagir en position d'accouplement avec une pente 66 ménagée dans le manchon femelle 60. Il en résulte une réaction R composée d'une force de traction Fy longitudinale qui tend à plaquer l'épaulement 68 du manchon mâle 58 contre un épaulement adjacent du manchon femelle 60. Cette position d'accouplement permet d'obtenir un degré d'étanchéité suffisant pour l'air pressurisé présent dans la gaine de ventilation 44. Par ailleurs, au delà de la partie conique, dont les stries permettent autant de segments coniques élastiques, on trouve un ajustement cylindrique H7/g6 sur une certaine hauteur cylindrique comme par exemple 5 mm (tolérances : + 0, 1/ + 0,5 pour le manchon femelle 60, et-0, 1/-0, 5 pour le manchon mâle 58), dont le jeu minimum entre l'alésage du manchon femelle 60 et la partie cylindrique du manchon mâle 58, permet le déplacement rectiligne du raccordement mâle/femelle tout en autorisant, si besoin, la mobilité en rotation de la structure porteuse 14. Il est clair que les manchons femelle et mâle du raccord d'accouplement 48 aéraulique peuvent être inversés. Sur la figure 6, les moyens d'accouplement aéraulique 34 sont agencés axialement en bout de la lampe, et la hauteur de l'ajustement H7/g6 donnée comme valeur d'exemple à 5 mm, permet la suspension horizontale de la structure porteuse 14 et la rotation autour de l'axe longitudinal au dessus du produit irradié PP en défilement. Le dispositif d'irradiation 10 reste suspendu par l'accouplement aéraulique du manchon femelle 60 dans le manchon mâle 58, lequel constitue un élément de fixation sustentateur implanté dans un orifice du montant du bâti 42 de la machine d'impression. A l'autre extrémité du manchon mâle 58, on trouve une canule 68 en profil"sapin "avec une gorge 70 au fond de laquelle vient buter la gaine de ventilation 44. Cette dernière est en aluminium spiralé ou inox spiralé ou une gaine en matériau synthétique type polyester, armé d'un fil métallique spiralé. La gaine de ventilation 44 est emmanchée et collée de telle manière à assurer le raccordement mécanique aéraulique en même temps que le contact électrique pour la surveillance galvanique. L'utilisation d'une colle genre silicone assure l'adhérence du manchon 58 sur la gaine 44 en se logeant préférentiellement dans les parties creuses de la canule 68 et de la gaine spiralée. Les parties en relief sont par pression en contact mécanique, offrant une conductibilité électrique suffisante pour la mesure galvanique. Cependant, l'utilisation d'une gaine 44 spiralée en aluminium sur un manchon 58 en matériau cuivreux, tel que le laiton, outre l'action corrosive, peut entraîner un effet pile qui risque de perturber la mesure galvanique. Pour contourner cette nuisance, le manchon 58 subira un traitement de surface du type nickel-chrome. Pour le remplacement du dispositif d'irradiation 10 de la figure 6, il suffit d'enlever la broche de connexion 52, et de tirer la structure porteuse 14 dans le sens longitudinal de la flèche F2. La reprise galvanique à l'extrémité opposée de la gaine de ventilation 44 sera effectuée sur sa contre bride 72 (figure 1) en l'isolant électriquement de la bride 74 du ventilateur 46 par un anneau isolant 75, de façon à supprimer le contact avec la terre de la carcasse métallique de ce dernier. De fait, la reprise galvanique en amont de la gaine 44 spiralée, offre l'avantage simple de contrôler simultanément que la gaine de ventilation 44 n'a pas été accidentellement sectionnée depuis le dispositif d'irradiation 10 jusqu'au ventilateur 46. En cas de risque de contact métallique de la gaine 44 spiralée en aluminium sur une structure de l'installation, il est toujours possible, soit de recouvrir la gaine 44 en aluminium par un manchon isolant thermorétractable sur toute ou partie de la longueur de cette gaine, soit de la remplacer par une gaine synthétique armée intérieurement d'un fil spiralé métallique, assurant la connection galvanique entre l'accouplement aéraulique et la contre bride 74 du ventilateur 46. Le manchon femelle 60 est en matériau conducteur comme le manchon mâle 58, et comporte un cône d'entrée en pente conique inversée permettant au bourrelet 64 du manchon mâle 58 de glisser pendant la pression d'accouplement pour dépasser l'arête arrondie correspondant au diamètre minimum. Après dépassement, la pente inversée permet d'exercer sur le bourrelet 64 l'effet de traction décrit précédemment, rendant étanche à l'air l'accouplement aéraulique. L'alésage de chaque manchon 58,60 est totalement lisse après accouplement, de façon à ne pas provoquer de perte de charge de l'écoulement d'air. Le manchon femelle 60 est monté sur le corps de la structure porteuse 14 dont le traitement de surface constitue un isolant électrique. Sur la figure 7, la broche de connexion 52 raccordée à la prise 54 du dispositif d'irradiation 10, comporte quatre fiches dont deux sont reliées à des conducteurs 78 connectés aux électrodes du tube émetteur 12, une troisième reliée à un fil de terre 80, et une quatrième à un fil 82 isolé du contrôle galvanique. Le fil de liaison électrique 76 (figures 1 et 2) traverse une encoche longitudinale de la structure porteuse 14 de la lampe, et est connecté électriquement à la fiche de contrôle galvanique de la broche de connexion 52, et d'autre part à la gaine 44 conductrice de l'accouplement aéraulique, de manière à tester la continuité de la mesure galvanique. La broche pourrait néanmoins comprendre trois fiches, l'absence de la quatrième étant remplacée par la carcasse métallique de la broche qui réaliserait la continuité du contrôle galvanique après accouplement. Le boîtier de raccordement électrique 56 (figure 1) est monté en toute discrétion à l'intérieur du bâti 42 de la machine en sous-station entre l'armoire et la lampe, et offre l'avantage au montage d'adopter une position indifférente de l'armoire électrique par rapport à celle du dispositif d'irradiation 10. La première gaine 84 provenant de la sortie S2 de l'armoire comporte deux câbles haute tension, un fil de terre, et deux fils de contrôle galvanique. Le câble 55 pour l'alimentation de la broche de connexion 52 comporte les deux conducteurs 78 haute tension, le fil de terre 80, et un 82 des deux fils du contrôle galvanique. Le deuxième fil 86 du contrôle galvanique, monté sur le côté du boîtier par l'intermédiaire d'une fiche mâle/femelle, est raccordé à la gaine de ventilation 44 aéraulique au niveau de la contre bride 72 fixée au ventilateur 46. Le fonctionnement du dispositif de sécurité 36 est le suivant : Tant que les manchons mâles et femelles 58,60 du raccord d'accouplement 48 aéraulique, et la broche de connexion 52 électrique avec la prise 54 ne sont pas raccordées tous les deux, il ne peut exister de continuité galvanique, ce qui empêche l'alimentation du tube émetteur 12. La présence de cette sécurité du contrôle galvanique évite deux accidents potentiels : > D'une part, l'alimentation de la lampe, à défaut de raccordement de la ventilation, détruirait l'appareil et risquerait l'incendie de l'environnement. > D'autre part, l'absence de raccordement de l'alimentation électrique pourrait, de par la présence de la haute tension, créer un arc électrique dans l'air, soit entre les deux fiches femelles de la broche de connexion 52, soit avec une partie métallique de l'environnement. La continuité galvanique dépend également de la fermeture du contact de fin de course 38 qui confirme la présence du dispositif d'irradiation 10 dans le bâti 42. Il est clair que le contact de fin de course 38 peut être remplacé par tout autre détecteur de présence. Le contact pressostatique 40 contrôle la pression dans la gaine de ventilation 44, et provoque la coupure de la continuité galvanique en cas d'insuffisance de pression de l'air de refroidissement. D'autres moyens de sécurité classiques s'ajoutent aux paramètres précédents, notamment : > un disjoncteur de protection du moteur du ventilateur 46, > un capteur de température du bobinage moteur, > et un thermostat du transformateur HT/BT. La présence du manchon femelle 60 tournant autorise la mobilité en rotation du sécheur, et le dispositif de sécurité 36 électrique garantit le raccordement simultané de l'accouplement aéraulique et de l'accouplement électrique du dispositif d'irradiation 10. Revendications. 1. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique d'un dispositif d'irradiation (10) ayant une lampe à rayonnement électromagnétique constituée par un tube émetteur (12) monté dans un logement d'une structure porteuse (14), laquelle est équipée : - de moyens de raccordement électrique (32) pour l'alimentation du tube émetteur (12) à partir d'une source d'énergie électrique, - et de moyens d'accouplement aéraulique (34) pour la circulation d'un fluide de refroidissement destiné à refroidir la lampe, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de contrôle galvanique en liaison avec un dispositif de sécurité (36) électrique, lequel coopère avec des moyens pour inhiber l'excitation du tube émetteur (12) en cas de discontinuité galvanique provoquée par un défaut de raccordement électrique et/ou aéraulique. 2. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement aéraulique (34) comportent un raccord d'accouplement (48) à encliquetage solidarisé à une gaine de ventilation (44) faisant partie du circuit de contrôle galvanique. 3. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la gaine de ventilation (44) est constituée par un fourreau souple spiralé en aluminium ou en acier inoxydable. 4. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la gaine de ventilation (44) est constituée par un fourreau souple en matériau synthétique armé d'un fil métallique spiralé. 5. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le raccord d'accouplement (48) métallique comprend un manchon mâle (58) tubulaire fixé à la gaine de ventilation (44) et pouvant s'encliqueter dans un manchon femelle (60) solidaire de la structure porteuse (14). 6. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon mâle (58) est pourvu d'une partie tronconique (62) munie d'une pluralité de stries réparties angulairement à intervalles réguliers, et d'un bourrelet (64) coopérant avec une rampe (66) du manchon femelle (60) pour obtenir un degré d'étanchéité suffisant en position d'accouplement. 7. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le raccord d'accouplement (48) comprend des moyens d'ajustage cylindrique autorisant un mouvement de rotation du manchon femelle (60) en position d'accouplement. 8. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de raccordement électrique (32) comportent une broche de connexion (52) destinée à être embrochée sur une prise (54) fixée à la structure porteuse (14), ladite broche comprenant au moins quatre fiches dont deux autorisent la liaison électrique avec les électrodes du tube émetteur (12), une troisième fiche étant reliée à un fil de terre (80), et une quatrième fiche connectée à un fil (82) du circuit de contrôle galvanique. 9. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 2 et 8, caractérisé en ce que le circuit de contrôle galvanique comprend un fil de liaison électrique (76) traversant une encoche longitudinale de la structure porteuse (14), et connecté électriquement à la quatrième fiche de la broche de connexion (52), et à la gaine de ventilation (44) par l'intermédiaire du raccord d'accouplement (48) aéraulique. 10. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité (36) est piloté par un détecteur de présence, notamment un contact de fin de course (38), contrôlant l'insertion du dispositif d'irradiation (10) dans le bâti (42). 11. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité (36) coopère avec un pressostat (40) contrôlant la pression du fluide dans la gaine de ventilation (44) de manière à interrompre la liaison galvanique lorsque la pression tombe sous un seuil prédéterminé. 12. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement dans la gaine de ventilation (44) est de l'air pressurisé en provenance d'un motoventilateur (46). 13. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 12, caractérisé en ce que le motoventilateur (46) est doté d'une bride (74) séparée de la contre-bride (72) de la gaine de ventilation (44) par un anneau isolant (75) pour autoriser la reprise galvanique du circuit de contrôle. 14. Dispositif de raccordement électrique et aéraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de raccordement électrique (32) comportent une broche de connexion (52) destinée à être embrochée sur une prise (54) fixée à la structure porteuse (14), ladite broche comprenant au moins trois fiches dont deux autorisent la liaison électrique avec les électrodes du tube émetteur (12), une troisième fiche étant reliée à un fil de terre (80), la carcasse métallique de la broche assurant la continuité du contrôle galvanique après accouplement.