Brevet FR2872446A1 — publié le 20060106

DISPOSITIF DE TRANSFERT ETANCHE A DOUBLE PORTE COMPORTANT DES ORGANES D'ACTIONNEMENT DES PORTES EQUIPES DE HUBLOTS. DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif de transfert étanche à double porte, pour assurer un transfert étanche entre une première enceinte étanche, par exemple une cellule de confinement, et une seconde enceinte étanche, par exemple une boîte de transfert, comprenant deux portes équipées chacune de moyens de verrouillage pour la verrouiller sur une bride comportant une ouverture centrale et d'un organe d'actionnement pour actionner les moyens de verrouillage. On connaît déjà des dispositifs de ce type (CEA, catalogues des matériels et équipements normalisés pour enceintes de confinement et éléments de transfert, N 1863, chap. IV, deuxième partie). Ce catalogue montre une double porte constituée de deux portes circulaires s'adaptant l'une sur l'autre. Chacune des portes peut être verrouillée sur une bride solidaire d'une paroi d'une enceinte, par exemple au moyen d'une couronne comportant des rampes. Les portes peuvent être actionnées au moyen d'un manipulateur. Dans ce cas elles comportent un carré de préhension. Elles peuvent également être télécommandées, par exemple par un vérin pneumatique. Le transfert étanche entre l'enceinte et le conteneur s'effectue en verrouillant dans un premier temps le conteneur sur l'enceinte et dans un deuxième temps les portes entre elles. L'ouverture de la double porte peut alors être faite (vers l'intérieur de l'enceinte de confinement) au gant ou au télémanipulateur, ce qui permet d'effectuer le transfert d'un objet de l'enceinte vers la boîte de transfert ou inversement sans rupture d'étanchéité. Toutefois, une double porte de ce type ne comporte pas de hublot. Par suite il n'est pas possible d'inspecter l'intérieur de l'enceinte ou l'intérieur de la boîte de transfert. L'invention a précisément pour objet un dispositif de transfert étanche à double porte qui remédie à cet inconvénient. Ce but est atteint par le fait que les organes d'actionnement sont montés tournant dans les portes et comportent un hublot central. Lorsque les portes se font face, les hublots des deux portes sont en regard l'un de l'autre, ce qui permet l'observation d'une enceinte à l'autre. Ce résultat est obtenu sans avoir à pratiquer un orifice supplémentaire dans les portes car le même orifice assure à la fois l'observation et la man uvre des portes. Dans une réalisation préférée, les organes d'actionnement des moyens de verrouillage des portes comprennent chacun un tube cylindrique monté tournant dans la porte, le hublot étant disposé dans ce tube, et un flasque comprenant des profils came qui commande les moyens de verrouillage des portes. Le tube cylindrique doit avoir un diamètre intérieur suffisant pour permettre de loger le hublot, par exemple 100 mm. Le hublot tourne alors en même temps que le 5 tube dans lequel il est monté mais ceci ne présente aucun inconvénient pour l'observation. Dans une réalisation, les moyens de verrouillage pour verrouiller chaque porte sur la bride à laquelle elle est associée sont constitués par des rails guidés en translation sur une face de la porte, généralement la face interne et dont la translation est commandée par des profils de came de l'organe d'actionnement des moyens de verrouillage des portes, chaque rails comportant une extrémité apte à s'engager sous un appui prévu sous la bride. De préférence, les rails sont guidés par des patins à billes afin de réduire les frottements. De la même manière, les appuis prévus sur la bride sont avantageusement constitués par des galets montés sur des roulements, toujours dans le but de réduire les frottements. Dans un exemple particulier, les moyens de verrouillage des portes l'une sur l'autre comprennent des doigts radiaux solidaires du tube cylindrique de l'organe d'actionnement des moyens de verrouillage de l'une des deux portes et un profil de came formé sur une partie fixe solidaire de l'autre porte, les doigts du cylindre s'engageant sur le profil de came pour verrouiller les portes l'une sur l'autre. D'autres caractéristiques de l'invention 30 sont énumérées ci-après en référence aux figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 est une vue générale en perspective d'une enceinte de confinement et d'un conteneur de transfert; - la figure 2 est une vue de détail en 5 coupe d'un dispositif de transfert étanche à double porte conforme à l'invention pour les enceintes représentées sur la figure 1; - la figure 3 est une vue de la face intérieure de la porte de l'enceinte de confinement; - la figure 4 est une vue en perspective de la partie centrale de la porte représentée sur la figure 3; - la figure 5 est une vue de la face intérieure de la porte du conteneur de transfert; - la figure 6 est une vue de détail à échelle agrandie qui montre le verrouillage des portes sur les brides des enceintes respectives; - la figure 7 est une vue en perspective qui représente la partie centrale des deux portes 20 verrouillées l'une sur l'autre; - les figures 8 et 9 sont des vues de détail en perspective qui illustrent le mécanisme de verrouillage des portes l'une sur l'autre; - la figure 10 est un diagramme qui montre 25 le profil des cames faisant partie du dispositif de l'invention. Sur la figure 1, les références générales 2 et 4 désignent respectivement une enceinte fixe de confinement et un conteneur ou boîte de transfert. La boîte de transfert 4 peut être accolée à la cellule 2 pour effectuer un transfert d'un objet ou de matière de 15 l'une à l'autre. Une paroi 6 de la cellule 2 comporte une bride 8 dans laquelle est montée une porte 12 dont la réalisation sera détaillée ultérieurement. De manière similaire, la boîte de transfert 4 comporte une paroi 13 sur laquelle est montée une bride 14 fermée par une porte 16. Afin de faciliter leur man uvre, les portes 12 et 16 peuvent éventuellement être montées sur des charnières pivotantes 18 et 20. Sur la figure 2, la bride 8 comporte une ouverture 22 présentant un périmètre incliné dans laquelle la porte 12 vient se loger. De la même manière, la bride 14 comporte une ouverture 24 comportant un périmètre incliné dans laquelle la porte 16 vient se loger. Extérieurement les brides 8 et 14 comportent une périphérie effilée 26 qui permettent de serrer les deux brides l'une sur l'autre par des moyens non décrits bien connus de l'homme du métier. La porte 12 est percée d'un orifice circulaire dans lequel est monté un tube cylindrique tournant 30. Le tube cylindrique 30 est pourvu, à son extrémité située à l'intérieur 32 de la cellule de confinement, d'un flasque radial 34 dans lequel sont formés des profils de came permettant de commander le déplacement de rails radiaux 36 disposés sur la face intérieure de la porte 12. Un hublot 38 est monté à l'extrémité intérieure du cylindre 30. La constitution de la porte 16 de la boîte de transfert 4 est pour l'essentiel similaire. Elle comporte en effet un tube cylindrique 40 monté tournant par l'intermédiaire de joints d'étanchéité dans la porte 16. Ce tube comporte un flasque radial 42 dans lequel sont formés, également, des profils de came 54 qui permettent d'actionner des rails 44 pour le verrouillage de la porte 16 sur la bride 14 de la boîte de transfert 4. Un hublot 46 est monté à l'extrémité intérieure du tube cylindrique 40. L'entraînement en rotation du flasque 42 de la boîte de transfert est motorisé par la présence d'un motoréducteur 48 qui entraîne des pignons coniques 50 et 51. Le pignon 51 est solidaire d'un pignon 52 qui engrène avec une couronne dentée 53 pour l'entraînement en rotation du flasque 42. Comme on peut le voir sur la figure 3, qui représente la face intérieure de la porte 12 de la cellule de confinement 2, trois rails 36, disposés sensiblement à 120 degrés l'un de l'autre, sont actionnés par trois profils de came 54 formés dans le flasque radial 34. Une extrémité 36 de chacun des rails comporte un galet 56 qui s'engage dans un profil de came correspondant. L'autre extrémité 58 du rail s'engage sous des appuis, constitués par des galets 60 de la bride 8. Les rails 36 sont guidés par des patins à billes 62. L'utilisation de patins et de rails à billes, ainsi que des galets à aiguilles ou à roulement à billes a pour but de diminuer les frottements et donc le couple nécessaire à l'entraînement en rotation du tube cylindrique 30 et du flasque 34 portant les cames. Des joints d'étanchéité sont prévus entre les brides 8 et 14. On dissocie les fonctions d'étanchéité à la pression et d'étanchéité à la contamination. Un joint d'étanchéité à la pression 66 est logé dans une gorge périphérique 68 qui entoure l'ouverture 24 centrale de la bride 14. D'autre part un joint d'étanchéité 70 à la contamination est disposé entre les deux brides 8 et 14 à l'extérieure de la gorge 68. Le joint d'étanchéité à la pression 66 doit être suffisamment écrasé pour que la pression d'écrasement surmonte l'effort dû à la pression s'exerçant sur les portes. En effet, les enceintes sont en dépression de telle sorte qu'il existe une différence de pression de 1 bar environ entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule. La force qui s'exerce sur la porte est par conséquent fonction de la surface de cette dernière. Elle peut atteindre, par exemple, 20 000 N. Le joint 66 sera par exemple un joint en viton. Au contraire, les joints 70 d'étanchéité à la contamination ne sont soumis à aucune pression. Ils empêchent la pénétration de poussières contaminantes. Ils doivent cependant résister à l'aspersion par jet lors d'une décontamination extérieure. On utilise des joints toriques plus mous et de section plus grande dont l'écrasement nécessite moins d'effort. Ces joints sont disposés le plus près possible de l'extérieur de manière à réduire le plus possible la surface contaminable d'accès difficile, c'est-à-dire l'interstice entre les deux brides. De même en ce qui concerne l'étanchéité entre la porte 12 et la bride 8 et l'étanchéité entre la porte 16 et la bride 14, on dissocie étanchéité à la pression et étanchéité à la contamination. L'étanchéité à la pression est assurée respectivement, par un joint 80 disposé dans une gorge 82 de la porte 12 et par un joint 84 disposé dans une gorge 86 de la porte 16. Comme précédemment, la force d'écrasement de ces joints doit être suffisante pour comprimer les joints en dépit de la pression exercée sur les portes par l'atmosphère intérieure des enceintes. Enfin, des joints d'étanchéité à la contamination 88 se situent à la périphérie des portes 12 et 16 pour que la contamination des flasques des portes ne pénètre pas dans les modules lors de leur ouverture. Enfin, comme on peut le voir sur la figure 7, une étanchéité dynamique, c'est-à-dire une étanchéité tournante, est assurée d'une part entre le tube cylindrique 30 et la porte 12 d'une part entre le tube cylindrique 40 et la porte 16 d'autre part. Comme précédemment on dissocie étanchéité à la pression et étanchéité à la contamination. L'étanchéité statique est assurée par deux joints 90 ayant un profil en H tandis que l'étanchéité à la contamination est assurée par des joints de type "quad-ring" suffisant du fait des faibles vitesses des rotations des tubes par rapport aux portes. Il est également possible d'utiliser des joints à lèvres plus fragiles et plus délicats à monter mais d'un frottement moindre. Comme on peut le voir sur les figures 5 et 7, le motoréducteur 48 entraîne un couple de pignon coniques 50 et 51. Le pignon conique mené 51 est solitaire d'un pignon 53 de petit diamètre qui engrène avec une couronne dentée 52 montée à la périphérie du flasque 42. Trois profils de came 54 (un pour chaque rail 44) sont prévus dans le flasque 42. Le dispositif comporte des moyens pour verrouiller les deux portes 12 et 16 l'une sur l'autre. En ce qui concerne la porte 12, ces moyens comprennent deux doigts radiaux 94 disposés à 180 degrés l'un de l'autre sur le tube cylindrique 30. Des galets de roulement 96 montés sur des roulements à bille 5 ou à aiguilles sont prévus à l'extrémité des doigts 94. D'autre part, deux mortaises 98 sont prévues à l'extrémité du tube cylindrique 30 (voir figures 8 et 9) . En ce qui concerne la porte 16, les moyens de solidarisation des portes l'une sur l'autre comprennent une couronne 100 solidaire de la porte 16 et coaxiale au tube cylindrique 40 (fig.7). La couronne 100 se termine par un rebord 102 dirigé vers l'intérieur. Une came plate 104 est montée sur le rebord 102. Deux rainures diamétralement opposées 106, dont la forme et la position s'adapte à celle des doigts 94 permettent le passage des deux doigts radiaux 94 à travers le rebord 102 et la came plate 104 (figure 8). On réalise ainsi une fixation à baïonnette du tube 30 sur la couronne 100. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Tout d'abord il est possible d'ouvrir et de fermer individuellement chacune des portes 12 et 16. En ce qui concerne la porte 12, on actionne de l'extérieur les moyens de verrouillage et de déverrouillage de la porte, par exemple au moyen d'un outil approprié comportant des tenons s'engageant dans les mortaises 98 et en exerçant un couple de rotation dans le sens voulu sur le tube 30. Pour ouvrir la porte 12 on fait tourner le flasque 34 dans le sens qui permet la rétraction de chacun des trois rails de verrouillage 36 (c'està-dire dans le sens des aiguilles d'une montre, compte tenu de la forme des profils de came 56). Inversement, pour verrouiller la porte, on fait tourner le profil de came 36, 34 dans le sens trigonométrique de manière à engager les extrémités biseautées 58 des rails 36 sous les galets 60. Comme on l'a expliqué précédemment, le dispositif de verrouillage, c'està-dire notamment les rails 36, doit exercer une force de compression suffisante sur les joints pour équilibrer la force résultante de la pression exercée sur la face intérieure de la porte 12. On verrouille et on déverrouille de la même manière la porte 16 de la boîte de transfert 4, la différence étant que les moyens de commande des moyens de verrouillage sont motorisés au moyen d'un motoréducteur 48 engrenant avec un couple de pignon denté 50 et 51. Pour effectuer un transfert, il faut dans un premier temps accoupler les deux enceintes l'une sur l'autre. Ceci se fait, dans l'exemple représenté, par l'intermédiaire de la périphérie biseautée 26 de chacune des brides 8 et 14. Bien entendu cette réalisation n'est pas impérative et les enceintes 2 et 4 pourraient être solidarisées l'une sur l'autre par des moyens différents. En tout état de cause, les brides 8 et 14 doivent être serrées l'une sur l'autre avec un effort suffisant pour permettre la compression des joints d'étanchéité à la pression, comme on l'a expliqué précédemment. Pendant cette manoeuvre les tubes cylindriques 30 et 40 doivent être disposés angulairement l'un par rapport à l'autre de manière que les mortaises 108 prévues sur le tube cylindrique 40 puisse s'engager dans les rainures 106 du tube 30. De cette manière, on réalise un accouplement des organes d'actionnement de la porte 16 sur l'organe d'actionnement de la porte 12 de telle sorte que le motoréducteur 48 commande simultanément l'ouverture et la fermeture des deux portes. D'autre part, il est nécessaire que le tube cylindrique 30 monté sur la porte 12 de la cellule de confinement 2 soit disposé angulairement de telle manière que les doigts radiaux 94 qu'il porte se trouve en regard des rainures 106 formées dans le rebord 102 et dans la came plate 104 afin de permettre l'engagement des doigts radiaux sur les profils de came de la came 104. L'ouverture de la double porte se fait par une rotation d'un demi-tour, c'est-à-dire de 180 degrés, des tubes cylindriques 30 et 40. Comme on peut le voir sur la figure 11, le profil de la came 104 comporte une rampe 110 qui s'étend sur un quart de tour de la came. Lorsque les galets 96 situés à l'extrémité des doigts 94 montent sur la rampe 110, les brides des deux enceintes sont rapprochées l'une de l'autre et les joints d'étanchéité présents entre elles sont comprimés. Pendant ce premier quart de tour, comme on peut le voir sur la partie supérieure de la figure 11, la pente des cames triple 54 est nulle. Durant le deuxième quart de tour, les galets 96 parviennent sur un palier 114 de la came 104 tandis que les galets 60 situés à une extrémité motrice des rails 54 commandent la rétraction de ces derniers (rampe 116). On peut alors libérer le passage entre la boîte de transfert 4 et l'enceinte de confinement 2 en ouvrant les deux portes accolées. Pour optimiser le volume balayé par l'ouverture des portes, il est possible de les monter sur une cinématique d'ouverture à parallélogramme. Une fois le transfert effectué, on procède de façon inverse pour la fermeture des portes. Le premier quart de tour inverse verrouille les portes, le second les dissocie l'une de l'autre. On peut alors séparer les modules. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transfert étanche à double porte pour assurer un transfert étanche entre une première enceinte étanche, par exemple une cellule de confinement (2) et une seconde enceinte étanche, par exemple une boîte de transfert (4), comprenant deux portes (12, 16) équipée chacune de moyen de verrouillage (36, 44) pour la verrouiller sur une bride (8, 14) comportant une ouverture centrale (22, 24) et d'un organe d'actionnement (30, 34, 40, 42) pour actionner les moyens de verrouillage, caractérisé en ce que les organes d'actionnement sont montés tournant dans les portes et comportent un hublot (38, 46). 2. Dispositif de transfert selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'actionnement (30, 34, 40, 42) des moyens de verrouillage des portes comprennent chacun un tube cylindrique (30, 40) monté tournant dans la porte (12, 16), le hublot (38, 46) étant disposé dans ce tube, et un flasque (34, 42) comportant des profils de came (54) qui commandent les moyens de verrouillage des portes. 3. Dispositif de transfert selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de solidarisation des portes pour solidariser les portes (12, 16) l'une avec l'autre, des moyens d'accouplement (106, 108) étant prévus pour accoupler les organes d'actionnement (30, 40) des moyens de verrouillage des portes l'un à l'autre de manière à manoeuvrer simultanément les deux portes. 4. Dispositif de transfert selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage pour verrouiller chaque porte (12, 16) sur la bride (8, 14) à laquelle elle est associée sont constitués par des rails (36, 44) guidés en translation sur une face de la porte et dont la translation est commandée par des profils de came (54) de l'organe d'actionnement des moyens de verrouillage, chaque rail comportant une extrémité apte à s'engager sous un appui (60) prévu sur la bride. 5. Dispositif de transfert selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation pour solidariser les portes (12, 16) l'une sur l'autre comprennent des doigts radiaux (94) solidaires du tube cylindrique (30) de l'une des enceintes, un profil de came (104) formé sur une partie (100, 102) solidaire de la porte (16) de l'autre enceinte, les doigts (94) du cylindre (30) s'engageant sur le profil de came (104) pour verrouiller les portes l'une sur l'autre.