Brevet FR2854832A1 — publié le 20041119

APPAREIL DE SOUDURE La présente invention concerne un appareil pour souder ensemble des feuilles de plastique, en particulier, mais pas exclusivement, pour souder et sceller des sacs en plastique contenant des déchets ou une matière dangereuse. Durant le traitement ou la manipulation de petites quantités de matière radioactive, il est connu d'utiliser une boîte à gant, la boîte à gant protégeant l'opérateur contre la radiation et en incorporant des gants montés 10 dans des ouvertures dans la paroi de la boîte de sorte que l'opérateur puisse manipuler des objets à l'intérieur de la boîte. Des objets peuvent être transférés à l'extérieur de la boîte à travers une ouverture dans un tube ou manchon en plastique et le manchon en plastique 15 peut être scellé pour former un sac contenant les objets. Par conséquent, des objets peuvent être retirés tout en restant scellés par rapport à l'environnement. Une procédure similaire peut être utilisée en retirant des objets d'une cellule chaude dans laquelle ils sont 20 manipulés par un manipulateur. L'utilisation d'une soudure diélectrique (qui peut également être indiquée comme chauffage à radiofréquence ou chauffage à haute fréquence) pour souder un tel tube ou sac en plastique est connue depuis de nombreuses années. Dans ce 25 processus, les deux films en matériau thermoplastique (tel que du chlorure de polyvinyle) sont positionnés entre des électrodes opposées (ou une électrode et une plaque de base), les électrodes sont pressées l'une contre l'autre et une tension à haute fréquence est 30 appliquée entre les électrodes. Ce processus est applicable à des matériaux qui ont un indice de pertes diélectriques significatif, par exemple supérieur à 0,2, à la haute fréquence. Celle-ci peut être comprise entre 1 MHz et 200 MHz, habituellement entre 10 MHz et 100 MHz, 5 bien qu'en pratique elle puisse être imposée par des réglementations, par exemple à 27,12 MHz ou 40,68 MHz. Toutefois, ces outils tels qu'utilisés jusqu'à présent ne sont plus acceptables car la fréquence de fonctionnement varie avec la charge électrique durant le processus de 10 soudage et ainsi l'outil transmet des ondes radioélectriques aux alentours à des fréquences autres que celles autorisées pour la soudure diélectrique. Selon la présente invention, il est proposé un appareil de soudure diélectrique pour souder un manchon 15 de plastique, l'appareil comprenant un générateur de haute fréquence à semi-conducteurs, un réseau d'adaptation et un outil de soudure, l'outil comprenant un châssis avec une poignée, le châssis délimitant une fente dans laquelle se trouvent des électrodes de soudure 20 opposées, la fente étant ouverte à une extrémité et à l'autre extrémité communicant avec une ouverture plus grande, et des moyens pour pousser les électrodes l'une contre l'autre, les électrodes de soudure étant connectées par l'intermédiaire du réseau d'adaptation au 25 générateur. De préférence, les électrodes sont enrobées avec un matériau isolant électriquement, par exemple PFA (alkoxyalcane perfluoré). De préférence, les électrodes sont facilement démontables, de sorte qu'elles peuvent être 30 remplacées; ceci peut se produire parce que le revêtement isolant électriquement est usé ou alternativement les électrodes pourraient être remplacées par des électrodes d'une forme différente, bien que de préférence de la même surface. De préférence, le générateur de haute fréquence et le réseau d'adaptation sont dans un coffret et l'outil de 5 soudure est connecté au coffret par un câble coaxial. Le câble est de préférence d'une longueur qui est un nombre entier de quarts d'onde de rayonnement électromagnétique le long du câble à la fréquence de fonctionnement. Les moyens pour pousser les électrodes l'une contre l'autre 10 peuvent être par exemple un cylindre pneumatique et peuvent être sous la commande d'une gâchette. Le câble coaxial est de préférence lié au câble ou tube amenant l'énergie pour pousser les électrodes l'une contre l'autre, par exemple le tube pneumatique si un cylindre 15 pneumatique est utilisé, et le câble coaxial et le câble d'alimentation électrique sont tous deux amenés dans le châssis de l'outil à l'opposé de l'extrémité à laquelle la fente est ouverte. Ceci aide à équilibrer l'outil durant l'utilisation. Dans le mode de réalisation préféré, les électrodes sont poussées l'une contre l'autre par un mécanisme actionné pneumatiquement et le coffret incorpore un compresseur et un réservoir pour l'air comprimé. Le compresseur est agencé pour démarrer si la pression est 25 inférieure à une limite d'exercice inférieure et pour s'arrêter quand la pression atteint une limite d'exercice supérieure. Toutefois, si la pression baisse au-dessous d'une valeur de seuil (inférieure à la limite d'exercice inférieure), ceci indique une fuite significative dans le 30 système pneumatique et le compresseur est arrêté. L'invention sera maintenant décrite ultérieurement et plus particulièrement, uniquement à titre d'exemple, et en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 représente une vue en perspective d'un 5 appareil de soudure diélectrique de l'invention, incorporant un outil de soudure et un coffret; La figure 2 représente une vue de côté de l'outil de soudure de la figure 1, partiellement en coupe et partiellement éclaté ; et La figure 3 représente schématiquement les composants à l'intérieur du coffret de la figure 1. En référence à la figure 1, un appareil de soudure diélectrique 10 comprend un coffret en acier mobile 12 sur roulettes 14, le coffret 12 contenant un générateur 15 de haute fréquence, un compresseur à air et un réservoir d'air comprimé. La surface supérieure du coffret 12 est légèrement en creux et revêtue avec un tapis antiglissant 16. La face avant du coffret 12 supporte des boutons de commande 18 et 19 pour le générateur et le compresseur et 20 un instrument 20 pour mesurer la pression de l'air. De plus, il existe deux poignées tubulaires 22 boulonnées sur la face avant du coffret 12 et une tige de support 24 fixée à l'arrière du coffret 12 s'étend au-dessus du coffret 12, en se terminant par un crochet 26 pour 25 supporter un outil de soudure 30. L'outil 30 est relié par un câble coaxial 32, un câble électrique 33 et un tuyau pneumatique 34 (liés ensemble sur la majeure partie de leur longueur) au coffret 12. En référence maintenant à la figure 2, celle-ci 30 représente l'outil de soudure 30 en coupe longitudinale. L'outil 30 comprend un boîtier 35 avec une poignée tubulaire 36 fixée sur son côté inférieur. Le boîtier 35 a une forme sensiblement en fer à cheval à une extrémité, à partir de laquelle des mâchoires supérieure et inférieure s'étendent parallèlement l'une à l'autre, de manière qu'il existe une fente entre la moitié supérieure 5 37 et la moitié inférieure 38 du boîtier 35, la fente étant ouverte à une extrémité et débouchant à l'autre extrémité dans une ouverture plus large 39. La moitié supérieure 37 positionne une électrode de soudure 40, en acier inoxydable enrobé par pulvérisation avec un isolant 10 PFA, qui est logée dans une cavité et maintenue rigidement par deux vis 41. Dans cet exemple, la face inférieure de l'électrode 40 a une épaisseur de 10 mm (hors du plan de la figure) et une longueur de 110 mm. Au centre de la moitié supérieure 37 se trouve un oeillet 42 15 pour la connexion avec le crochet de support 26. La moitié inférieure 38 positionne une électrode de soudure 44 similaire en acier inoxydable enrobé par pulvérisation avec un isolant PFA, 10 mm par 100 mm, et fixée par une vis 45 dans un bloc de support 46 en matériau isolant 20 électriquement tel qu'une céramique ou le Delrin. Le bloc de support 46 est relié à un cylindre pneumatique 48. A côté de la poignée 36 se trouve un mécanisme à gâchette 50 qui agit sur un interrupteur pneumatique 52 pour commander l'alimentation d'air au cylindre 48 (les tubes 25 de raccordement n'étant pas représentés) et également sur un microinterrupteur électrique à côté de celui-ci (non représenté) connecté au câble 33. Plusieurs trous à vis 56 permettent de fixer une plaque de couverture (non représentée) sur le boîtier 35. Le tuyau pneumatique 34 et le câble électrique 33 et le câble coaxial 32 (indiqués par des lignes à traits interrompus) sont amenés dans l'extrémité fermée du boîtier 36 par l'intermédiaire de couplages 54; le tuyau pneumatique 34 est relié à un interrupteur 52 dans le boîtier 36. De manière similaire, le câble coaxial est relié à l'intérieur du boîtier 36 de manière que 5 l'électrode supérieure 40 soit mise à la terre (la connexion à la terre étant connectée à une étiquette connectée au trou à vis 57 près de l'électrode 40), alors que l'électrode inférieure 44 est alimentée avec le signal de haute fréquence (cette connexion traversée par 10 un courant étant connectée à une vis 58 à l'arrière du bloc de support isolant 46, en contact avec une feuille métallique (non représentée) s'étendant le long de la base de la fente dans laquelle l'électrode 44 est positionnée). En référence ensuite à la figure 3, celle-ci représente schématiquement les composants à l'intérieur du coffret 12. Un compresseur à air 60 pompe de l'air à travers une vanne de non-retour 62 dans un réservoir 64 qui est relié à la ligne pneumatique 34 par 20 l'intermédiaire d'une vanne à ressort/magnétique 3/2 à action directe 65. Le compresseur 60 est agencé pour augmenter la pression d'air à 0,57 MPa (85 psi) ; durant l'utilisation, la pression baisse progressivement et quand elle atteint 0, 50 MPa (75 psi), le compresseur 60 25 est redémarré. Si la pression chute au-dessous de 0,43 MPa (65 psi), ceci indique une grave détérioration sur le tuyau 34 et le compresseur 60 est par conséquent arrêté et la vanne 65 se ferme pour empêcher une perte d'air provenant du réservoir 64. Un générateur de haute 30 fréquence à semi-conducteurs 66 fournit un signal haute fréquence par l'intermédiaire du câble coaxial 67 à un réseau d'adaptation 68, à partir duquel le signal est appliqué au câble coaxial 32 (et ainsi à l'outil 30) . Le réseau d'adaptation 68 est représenté de manière plus détaillée. Le signal passe à travers un circuit de monitorage 70 (représenté schématiquement), un condensateur variable 72, une bobine d'inductance 73 et un condensateur variable 74 et ainsi au câble 32. Le circuit de monitorage 70 surveille le courant et la tension à haute fréquence et ajuste les valeurs des condensateurs variables 72 et 74 en utilisant des 10 servomoteurs 76 et 77 de manière que l'impédance présentée au générateur 66 reste à une valeur constante telle que 50 Q. Un condensateur 78 connecte la jonction entre le condensateur 72 et la bobine d'inductance 73 au potentiel de terre et, en commutant dans d'autres 15 condensateurs 80 et 81, la capacitance effective entre cette jonction et la terre peut être ajustée. Ceci a pour effet un réglage fin de la tension à haute fréquence appliquée entre l'électrode traversée par un courant 44 et l'électrode opposée mis à la terre 40 et du courant à 20 haute fréquence fourni. Cela contrôle ainsi la puissance qui est effectivement fournie entre les électrodes 40 et 44. Ainsi, durant l'utilisation, quand un opérateur désire sceller un manchon de tubulaire de PVC, il place 25 un bord du manchon entre les électrodes 40 et 44 de l'outil 30 et tire la gâchette 50 de manière que les électrodes 40 et 44 soient pressées l'une contre l'autre par action pneumatique. Après environ une demi-seconde, le micro-interrupteur électrique, par l'intermédiaire du 30 câble 33, actionne le générateur à haute fréquence 66, de manière que le signal à haute fréquence (qui peut être par exemple à 27,12 MHz) est appliqué entre les électrodes 40 et 44. En conséquence des pertes diélectriques, le PVC fond et les feuilles sont soudées ensemble. Ce processus de soudure nécessite habituellement moins de 5 secondes et une minuterie peut 5 être disposée pour arrêter automatiquement le générateur 66 après par exemple 12 secondes. Ce processus est répété lorsque le manchon est déplacé pas à pas à travers les mâchoires et, avec un manchon large, il sera nécessaire de mettre en paquet une partie du manchon dans l'espace 10 plus large 39. La cavité 16 sur le dessus du coffret 12 offre à l'opérateur un emplacement approprié pour poser le manchon et son contenu durant le processus de soudure. Il sera apprécié qu'un appareil de soudure 15 diélectrique puisse différer de celui décrit ci-dessus tout en restant dans l'étendue de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de soudure diélectrique pour souder un manchon en plastique, appareil comprenant un générateur de haute fréquence (66), des électrodes de soudure opposées (40, 44) et des moyens (48) pousser les 5 électrodes l'une contre l'autre, caractérisé en ce que le générateur (66) est un générateur à haute fréquence à semi-conducteurs et en ce que l'appareil comprend un réseau d'adaptation (68) et un outil de soudure (30), l'outil (30) comprenant un châssis (35) avec une poignée 10 (36), le châssis délimitant une fente dans laquelle se trouvent les électrodes de soudure (40, 44), la fente étant ouverte à une extrémité et à l'autre extrémité communicant avec une ouverture plus grande (39), les électrodes de soudure (40, 44) étant connectées par 15 l'intermédiaire du réseau d'adaptation (68) au générateur (66). 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel les électrodes (40, 44) sont enrobées avec un matériau 20 isolant électriquement qui n'est pas réchauffé de manière diélectrique. 3. Appareil selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les électrodes (40, 44) sont 25 facilement démontables, de manière à pouvoir être remplacées. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le générateur de 30 haute fréquence (66) et le réseau d'adaptation (68) sont dans un coffret (12) et l'outil de soudure (30) est connecté au coffret (12) par un câble coaxial (32). 5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel le 5 câble (32) est de préférence d'une longueur qui est un nombre entier de quarts d'onde de rayonnement électromagnétique le long du câble (32) à la fréquence de fonctionnement. 6. Appareil selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel le câble coaxial (32) et les moyens (34) alimentant l'énergie pour pousser les électrodes (40, 44) l'une contre l'autre sont tous deux amenés dans le châssis (35) de l'outil (30) à l'opposé de 15 l'extrémité à laquelle la fente est ouverte. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des moyens pneumatiques (48, 34, 60) sont prévus pour pousser les 20 électrodes (40, 44) l'une contre l'autre. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'outil de soudure (30) incorpore un interrupteur (52) pour 25 actionner à la fois les moyens (48, 60) pour pousser les électrodes (40, 44) l'une contre l'autre et le générateur (66).