Brevet FR2871213A1 — publié le 20051209

Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs assurant la fermeture et le confinement d'une enceinte. Il concerne également les vannes et clapets permettant d'assurer l'isolement d'une enceinte ou d'un raccordement étanche entre une ou plusieurs enceintes. Dans de nombreux domaines scientifiques ou industriels, il est fréquent d'opérer en atmosphère confinée. C'est notamment le cas pour l'industrie pharmaceutique, l'électronique, l'optique ou encore le milieu médical pour lesquels les manipulations et expérimentations doivent être effectuées en milieu stérile afin de ne pas être pollué par des éléments extérieurs. L'industrie chimique ou nucléaire doit également opérer en milieu confiné afin de ne pas polluer l'environnement extérieur par ses émissions souvent nocives. Les manipulations et expérimentations s'effectuent donc dans une enceinte confinée comportant une ou plusieurs ouvertures permettant de faire pénétrer dans cette enceinte des outils de manipulation ou des gants étanches. Ces éléments doivent pénétrer dans l'enceinte en évitant qu'un milieu contamine l'autre. Il est donc impératif de faire appel à un dispositif de confinement assurant d'une part la fermeture étanche de l'enceinte lorsqu'aucune intervention n'est effectuée, et d'autre part de permettre l'introduction, de manière confinée et stérile, d'éléments dans l'enceinte. On connaît déjà de nombreux dispositifs assurant un confinement ou un raccordement étanche entre deux enceintes. Ainsi, le brevet FR-2673990 décrit un dispositif assurant le raccordement étanche entre deux conteneurs. Un tel dispositif met notamment en uvre un système de transfert étanche à double porte. La porte d'étanchéité, assurant ici le rôle d'obturateur, est déplacée par un système de cames le long de moyens de guidage jusqu'à une position finale, sensiblement latérale par rapport à sa position initiale, dans laquelle elle est effacée par rapport à l'ouverture du dispositif. Un tel dispositif a pour principal inconvénient de présenter un encombrement important en hauteur. En effet une telle réalisation impose une hauteur de vanne de dimension supérieure au double du diamètre de la porte. Ainsi, une telle vanne comportant une ouverture de 900 mm de diamètre doit mettre en oeuvre un clapet d'au moins 1000 mm de diamètre. La hauteur de ladite vanne doit donc être supérieure à 2000 mm. Le brevet FR-2736129 décrit une vanne, ou obturateur axial à clapet, comportant un clapet de forme convexe actionné par un mécanisme de manoeuvre, ledit mécanisme permettant de déplacer le clapet par rotation afin de lui faire adopter une position sensiblement parallèle à l'axe de la vanne. Un tel dispositif a pour principal inconvénient de présenter un encombrement important en longueur. En effet, la longueur de la vanne doit être de dimension supérieure au diamètre du clapet. Ainsi, une telle vanne comportant une ouverture de 900 mm de diamètre doit mettre en oeuvre un clapet d'au moins 1000 mm de diamètre. Les dimensions de la vanne (hauteur, longueur et largeur) doivent donc être supérieures à 1000 mm. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de fermeture et de confinement d'une enceinte d'encombrement réduit offrant un diamètre de passage totalement dégagé. L'invention a donc pour objet un dispositif de confinement ou de fermeture étanche d'une enceinte, réalisé par un corps comportant un obturateur s'appuyant sur un siège du corps, caractérisé en ce que l'obturateur est constitué d'au moins un feuillard souple de forme sensiblement plane afin de pouvoir être déplacé par translation selon une direction parallèle au plan dudit obturateur, puis être déformé de manière à être enroulé autour d'un tambour d'enroulement. Selon une caractéristique de l'invention, le feuillard souple est constitué d'un matériau imperméable aux fluides. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte au moins un moyen de maintien exerçant une pression sur l'obturateur afin de le maintenir appuyé de façon hermétique contre le siège du corps. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de maintien est constitué par une bague soumise à l'action d'un vérin ou d'un élément moteur pour appliquer une pression de maintien sur l'obturateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément moteur agissant sur la bague est le tambour d'enroulement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps est évidé afin de délimiter une première chambre raccordée à une première enceinte et une deuxième chambre raccordée à une deuxième enceinte, à un équipement et à un autre dispositif de fermeture ou au milieu extérieur, les première et deuxième chambres étant séparées par l'obturateur, et le feuillard souple comporte sur une de ses faces des renforts afin de permettre audit obturateur, lorsqu'il est en position plane, de supporter des différences de pression de plusieurs bars entre la première et la deuxième chambres. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps est évidé afin de délimiter une première chambre raccordée à une première enceinte et une deuxième chambre raccordée à une deuxième enceinte, à un équipement et à un autre dispositif de fermeture ou au milieu extérieur, les première et deuxième chambres étant séparées par l'obturateur, et l'obturateur est constitué par un ou deux feuillards souples comportant chacun des renforts disposés sur des faces opposées afin de permettre audit obturateur, d'adopter trois positions une première position fermée permettant de supporter des différences de pression de 0 à +2 bars entre la première et la deuxième chambres, une position intermédiaire ouverte autorisant un passage entre les deux chambres et une deuxième position fermée permettant de supporter des différences de pression de -2 à 0 bars entre la première et la deuxième chambres. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte un organe de renvoi, tel un rouleau ou une poulie, autour duquel l'obturateur peut s'articuler afin d'être redirigé en direction du tambour. L'invention concerne également une vanne de confinement ou de fermeture étanche assurant un double confinement ou une double étanchéité, caractérisée en ce qu'elle est constituée par au moins deux dispositifs de confinement ou de fermeture étanche définis précédemment dont deux sont séparables de manière à assurer chacun le confinement ou l'étanchéité d'une enceinte. L'invention concerne encore un procédé de confinement d'une enceinte sous basse pression ou sous vide, caractérisé en ce qu'on l'obture avec un dispositif tel que défini précédemment, on la met en relation avec un équipement ou avec une chambre amovible, également équipé d'un dispositif tel que défini précédemment, on relie entre eux lesdits dispositifs et on actionne les obturateurs lorsqu'on souhaite faire communiquer l'enceinte avec l'équipement ou la chambre amovible. Un tout premier avantage du dispositif selon l'invention 15 réside dans son faible encombrement. Un autre avantage réside dans la variété de dimensionnement du dispositif permettant ainsi de réaliser des vannes de confinement ayant des diamètres allant du millimètre à quelques mètres. Un autre avantage réside dans le fait que le passage entièrement dégagé à travers une telle vanne selon l'invention permet le passage d'objet ou d'instruments aux fins de manipulations dans l'enceinte. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels: - la figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un dispositif de confinement selon l'invention, - la figure 2 illustre un exemple de réalisation dispositif de fermeture étanche selon l'invention dans sa position fermée, - la figure 3 illustre schématiquement le principe de fonctionnement de l'obturateur d'un dispositif de fermeture 35 étanche, - la figure 4 représente un dispositif de fermeture étanche selon l'invention dans sa position ouverte, - la figure 5 est une vue en perspective illustrant le fonctionnement de la bague de maintien, - les figures 6a à 6c illustrent le principe de fonctionnement et d'utilisation d'une vanne de confinement selon l'invention, - les figures 7a à 7d représentent une variante de réalisation du dispositif de fermeture étanche, et - la figure 8 représente une autre variante de réalisation du dispositif de fermeture étanche. La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un dispositif de confinement selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif de confinement 16 est fixé sur une enceinte 2 au moyen d'une bride 10 solidaire de la paroi 20 de l'enceinte 2. Le dispositif de confinement 16 se présente sous la forme d'un corps 9 évidé et dont l'évidemment peut être obturé au moyen d'un obturateur 13. L'obturateur 13 est réalisé par un feuillard souple 13, de forme sensiblement plane enroulé autour d'un tambour 15 et guidé en translation par des glissières (non représentées) solidaires du corps 9 afin d'être déroulé jusqu'à obturation de l'évidement. Sur la figure, le dispositif de confinement est représenté dans sa position fermée pour laquelle le feuillard souple 13 est déroulé et s'appuie sur un siège 14 du corps 9. Le feuillard souple est réalisé en un matériau imperméable aux fluides et dont les caractéristiques mécaniques lui confère une souplesse permettant l'enroulement autour du tambour 15, par exemple en acier inoxydable, en matériau composite, en acier traité, en matière plastique, en Téflon ou en vinyle. Lorsqu'on souhaite ouvrir le dispositif de confinement, par exemple pour faire communiquer l'enceinte 2 avec une autre enceinte, ou faire pénétrer un instrument de manipulation dans l'enceinte, il suffit de commander le tambour d'enroulement 15 au moyen d'un moteur (non représenté), le feuillard 13 est alors enroulé autour du tambour et libère l'accès à l'enceinte 2. Un tel dispositif de confinement permet d'obturer l'enceinte 2 sans polluer le milieu extérieur et en la préservant de toute contamination (poussière, gaz, particules,...) . La figure 2 illustre un exemple de réalisation d'un dispositif de fermeture étanche d'une enceinte selon l'invention. Un tel dispositif de fermeture étanche permet d'assurer la fermeture étanche d'une enceinte et de supporter une différence de pression de plusieurs bars de part et d'autre de son obturateur, alors qu'un dispositif de confinement tel que décrit précédemment permet de réaliser efficacement le confinement d'une enceinte tout en résistant à une différence de pression de quelques millibars de part et d'autre de son obturateur mais n'est pas apte à supporter les efforts dus à une différence de pression de plusieurs bars. Sur cette figure, le dispositif de fermeture étanche 17 est représenté dans sa position fermée. Le dispositif 17 de fermeture étanche est constitué d'un corps 3 évidé afin de constituer une première chambre 30, dont l'une des extrémités est raccordée à une enceinte 2 (non représentée) et dont l'autre extrémité est fermée par un obturateur 4, et une deuxième chambre 31 dont une extrémité est limitée par l'obturateur 4 et l'autre extrémité est raccordée à un équipement 11 (non représenté) ou à une autre enceinte. Dans cet exemple de réalisation, l'obturateur 4 se présente sous la forme d'un feuillard souple 18 comportant une partie articulée 19 et une plaque rigide 21. Le feuillard souple 18 est réalisé en un matériau étanche, par exemple en acier inoxydable, en matériau composite, en acier traité, en matière plastique, en Téflon ou en vinyle. Dans cette position fermée, l'obturateur 4 est de forme sensiblement plane dans sa partie située entre la première chambre 30 et la deuxième chambre 31. Le feuillard souple 18 est partiellement enroulé à une extrémité autour d'un tambour d'enroulement 8 et porté par un rouleau de renvoi 7 et obture complètement l'ouverture entre la première chambre 30 et la deuxième chambre 31. L'obturateur est porté en périphérie de la chambre 30 par un siège 6 du corps 3. Une bague de maintien 5 exerce une pression sur l'obturateur afin de maintenir ce dernier appuyé de façon hermétique contre le siège 6 du corps 3. Dans cette configuration, l'obturateur assure ainsi un cloisonnement hermétique entre les chambres et 31 du dispositif. La figure 3 représente partiellement la partie articulée 19 de l'obturateur. Dans sa partie articulée, l'obturateur 4 est constitué par le feuillard souple 18 et par des renforts 41 solidaires du feuillard souple 18 et disposés côte à côte. Dans cet exemple de réalisation, les renforts 41 sont de forme sensiblement parallélépipédique et réalisés en un matériau rigide, par exemple des tubes en inox, PVC, aluminium ou matériau composite. Sur les figures 2 et 3, on a représenté l'obturateur 4 en position fermée et la pression régnant dans la première chambre 30 est inférieure à la pression régnant dans la deuxième chambre 31, par exemple lorsque l'enceinte 2 que l'on raccorde est soumise à un vide poussé et que la deuxième chambre 31 reste à la pression atmosphérique. Dans ces conditions, la pression régnant dans la deuxième chambre 31 engendre un effort E agissant sur l'obturateur 4 perpendiculairement à la surface de l'obturateur. La partie articulée 19 de l'obturateur se déforme alors sensiblement jusqu'à ce que les renforts entrent en contact les uns avec les autres au niveau de leurs extrémités 43 opposées au feuillard souple comme cela est schématisé sur la figure 3. Il se crée alors un effet de voûte qui empêche toute déformation supplémentaire et transmet l'effort E jusqu'au siège 6. Les renforts 41 assurent alors une rigidification de l'obturateur par augmentation de l'inertie en flexion. La bague de maintien 5 maintient l'obturateur appuyé contre le siège 6 afin d'assurer un cloisonnement hermétique entre les chambres 30 et 31 du dispositif et d'empêcher toute déformation de l'obturateur au niveau de son siège. Un autre rôle de la bague de maintien est d'assurer une pré-étanchéité entre l'obturateur et le corps 3. D'autres réalisations sont envisageables, par exemple en utilisant des renforts de forme cubique. Une telle variante de réalisation permet notamment à l'obturateur d'adopter une géométrie sensiblement sphérique, l'effet de voûte précédemment évoqué s'applique alors aussi bien sur la hauteur que sur la largeur de l'obturateur. La figure 4 représente le dispositif de fermeture étanche 17 selon l'invention dans sa position ouverte. Dans cette position, la bague de maintien 5 a été écartée de l'obturateur le tambour d'enroulement 8 a été actionné en rotation pour enrouler le feuillard souple 18 qui s'est déplacé selon les flèches F1, F2 puis F3. L'obturateur 4 a donc subit une translation, sensiblement parallèle à son plan dans sa position fermée, selon la flèche F1 jusqu'au niveau du rouleau de renvoi 7 sur lequel la partie articulée 19 s'est enroulée selon la flèche F2 pour ensuite subir une translation selon la flèche F3 en direction du tambour 8. La disposition des renforts 41 parallèles à l'axe du rouleau 7 permet avantageusement à l'obturateur de s'articuler autour du rouleau de renvoi 7 sans subir de contrainte au niveau de ses renforts. Dans cet exemple de réalisation, une partie de l'obturateur ne subit aucune déformation autour du rouleau de renvoi 7 et est constituée par une plaque 21, une telle réalisation est donnée à titre d'exemple. On pourra également remplacer la plaque 21 en prolongeant la partie articulée 19 par une partie articulée équivalente. La figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif de fermeture étanche 17, illustrant le fonctionnement de la bague de maintien. Pour des raisons de clarté, certaines pièces n'ont pas été représentées. Seules les pièces nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentées. Sur cette figure, l'obturateur 4 est fermé et la bague de maintien 5 exerce une pression sur l'obturateur afin de maintenir ce dernier appuyé de façon hermétique contre son siège 6 (non visible). L'effort de pression de la bague 5 sur l'obturateur est réalisée grâce à un moteur (non représenté) faisant tourner une came 23 entraînant une tige 24 agissant sur les axes 25 de la bague 5 au moyen de biellettes 26. La bague 5 exerce préférentiellement son effort sur la plaque rigide 21 et sur la partie articulée 19 de l'obturateur mais n'agit pas directement sur le feuillard souple 18. A titre d'exemple, l'ensemble moteur agissant sur la bague de maintien 5 pourra notamment être réalisé par un vérin hydraulique ou pneumatique agissant directement sur la tige 24. On pourra également réaliser l'invention en utilisant le tambour d'enroulement 8 comme élément moteur agissant sur la bague 5. Les figures 6a à 6c illustrent un exemple concret de réalisation d'une vanne de confinement mettant en oeuvre deux dispositifs de confinement 16 tels que décrits précédemment. D'une manière générale, on pourra également réaliser une vanne assurant l'étanchéité au vide dans les deux sens en couplant plusieurs dispositifs d'étanchéité 17 au vide tels que décrits précédemment. D'autres réalisations demeurent possibles, par exemple en mettant en oeuvre plus de deux dispositifs de confinement ou d'étanchéité au vide. Dans cet exemple d'utilisation, on a réalisé une vanne 1 de confinement comportant deux dispositifs de confinement 16a et 16b solidarisés entre eux par des moyens connus. La vanne 1 rendue solidaire d'une enceinte 2 au moyen d'une bride 10 fixée sur la paroi 20 de l'enceinte 2. A l'opposé de l'enceinte 2, la vanne 1 est également reliée au moyen d'une bride d'adaptation ou d'un soufflet 12 à un équipement 11, cet équipement pouvant être par exemple une autre enceinte, un conteneur, un gant de manipulation ou encore un outil. L'équipement 12 est une chambre stérile comportant un outil de manipulation 22. La figure 6b illustre le fonctionnement de la vanne en position ouverte. Dans cette position, les obturateurs 13 qui équipent chaque dispositif de confinement ont été ouverts permettant ainsi la communication entre l'enceinte 2 et l'équipement 11. L'outil de manipulation 22 peut ainsi pénétrer dans l'enceinte et effectuer des manipulations à l'intérieur de l'enceinte 2. La figure 6c illustre le fonctionnement de la vanne en position fermée et dont les deux composants sont séparés. Dans cette position, les obturateurs 13 ont été fermés et la vanne 1 a été découplée. Les dispositifs de confinement 16a et 16b ont été séparés. Le premier dispositif de confinements 16a est resté solidaire de l'enceinte 2 alors que le second dispositif de confinements 16b est resté solidaire de la chambre 11. Un tel dispositif permet avantageusement de maintenir le confinement de chaque enceinte même après séparation des deux enceintes 2 et 11. Les figures 7a à 7d illustrent un autre mode de réalisation d'un dispositif de fermeture étanche assurant l'étanchéité au vide dans les deux sens. La figure 7a représente partiellement un obturateur 4 utilisé pour ce mode de réalisation de l'invention. La figure 7b représente un dispositif de fermeture étanche selon la variante de réalisation en position fermée apte à assurer une étanchéité entre les première 30 et deuxième 31 chambres, lorsque la pression régnant dans la première chambre 30 est supérieure à la pression régnant dans la deuxième chambre 31. La figure 7c représente un dispositif de fermeture étanche selon la variante de réalisation en position ouverte. La figure 7d représente un dispositif de fermeture étanche selon la variante de réalisation en position fermée apte à assurer une étanchéité entre les première 30 et deuxième 31 chambres, lorsque la pression régnant dans la première chambre 30 est inférieure à la pression régnant dans la deuxième chambre 31. L'obturateur 4 comporte trois parties: une première partie renforcée réalisée par un premier feuillard souple 18a comportant des renforts 41a, une partie intermédiaire réalisée une ouverture 42 pratiquée dans le premier feuillard souple 18a, et une deuxième partie renforcée réalisée par un deuxième feuillard souple comportant des renforts 41b. Les deux feuillards souples 18a, 18b sont disposés parallèlement et les renforts sont disposés dans des directions opposées par rapport aux faces des feuillards souples. On pourra également obtenir cette variante de réalisation avec un seul feuillard mais l'encombrement résultant serait plus important qu'avec deux feuillards distincts. C'est donc la réalisation précédemment décrite qui sera préférée. Le principe de fonctionnement est alors le même que pour l'exemple de réalisation en relation avec les figures 2, 3 et 4. Les renforts 41 ont pour fonction de créer un effet de voûte afin de résister à un effort dû à une différence de pression. Ainsi lorsque la pression de la première chambre 30 est supérieure à la pression de la seconde chambre 31, il convient d'utiliser la partie de l'obturateur pour laquelle les renforts 41 sont orientés (par rapport au feuillard souple 18) en direction de la première chambre 30. Inversement, lorsque la pression de la première chambre 30 est inférieure à la pression de la seconde chambre 31, il convient d'utiliser la partie de l'obturateur pour laquelle les renforts 41 sont orientés (par rapport au feuillard souple 18) en direction de la seconde chambre 31. La position intermédiaire permet l'ouverture du dispositif comme il a déjà été expliqué en relation avec la figure 4. La figure 8 est une variante de réalisation consistant à inclure un rouleau 7 de renvoi autour duquel peut s'articuler l'obturateur 4 suivant une rotation de 90 afin de se diriger en direction du tambour 8. De la même manière que pour la réalisation illustrée par les figures 2 et 4, une telle variante de réalisation permet avantageusement de réduire en hauteur l'encombrement du dispositif. Ces modes de fonctionnement et réalisations sont donnés à titre illustratif. On pourra obtenir l'invention selon d'autres modes de réalisation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de confinement ou de fermeture étanche d'une enceinte (2), réalisé par un corps (3, 9) comportant un obturateur (4, 13) s'appuyant sur un siège (6, 14) du corps (3, 9), caractérisé en ce que l'obturateur (4, 13) est constitué d'au moins un feuillard souple (18, 13) de forme sensiblement plane afin de pouvoir être déplacé par translation selon une direction parallèle au plan dudit obturateur, puis être déformé de manière à être enroulé autour d'un tambour d'enroulement (8, 15). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le feuillard souple (18, 13) est constitué d'un matériau imperméable aux fluides. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de maintien (5) exerçant une pression sur l'obturateur (4) afin de le maintenir appuyé de façon hermétique contre le siège (6) du corps (3). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de maintien est constitué par une bague (5) soumise à l'action d'un vérin ou d'un élément moteur pour appliquer une pression de maintien sur l'obturateur (4). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément moteur agissant sur la bague (5) est le tambour d'enroulement (8). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps (3) est évidé afin de délimiter une première chambre (30) raccordée à une première enceinte (2) et une deuxième chambre (31) raccordée à une deuxième enceinte (1l), à un équipement et à un autre dispositif de fermeture ou au milieu extérieur, les première (30) et deuxième (31) chambres étant séparées par l'obturateur (4), et en ce que le feuillard souple (18) comporte sur une de ses faces des renforts (41) afin de permettre audit obturateur, lorsqu'il est en position plane, de supporter des différences de pression de plusieurs bars entre la première (30) et la deuxième (31) chambres. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps (3) est évidé afin de délimiter une première chambre (30) raccordée à une première enceinte (2) et une deuxième chambre (31) raccordée à une deuxième enceinte (11), à un équipement et à un autre dispositif de fermeture ou au milieu extérieur, les première (30) et deuxième (31) chambres étant séparées par l'obturateur (4), et en ce que l'obturateur (4) est constitué par un ou deux feuillards souples (18) comportant chacun des renforts (41) disposés sur des faces opposées afin de permettre audit obturateur, d'adopter trois positions: une première position fermée permettant de supporter des différences de pression de 0 à +2 bars entre la première et la deuxième chambres, une position intermédiaire ouverte autorisant un passage entre les deux chambres et une deuxième position fermée permettant de supporter des différences de pression de -2 à 0 bars entre la première (30) et la deuxième (31) chambres. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de renvoi (7), tel un rouleau ou une poulie, autour duquel l'obturateur (4) peut s'articuler afin d'être redirigé en direction du tambour (8). 9. Vanne de confinement ou de fermeture étanche assurant un double confinement ou une double étanchéité, caractérisée en ce qu'elle est constituée par au moins deux dispositifs de confinement ou de fermeture étanche selon l'une des revendications précédentes dont deux sont séparables de manière à assurer chacun le confinement ou l'étanchéité d'une enceinte. 10. Procédé de confinement d'une enceinte (2) sous basse pression ou sous vide, caractérisé en ce qu'on l'obture avec un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, on la met en relation avec un équipement (11) ou avec une chambre amovible, également équipé d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, on relie entre eux lesdits dispositifs et on actionne les obturateurs lorsqu'on souhaite faire communiquer l'enceinte (2) avec l'équipement (11) ou la chambre amovible.