Brevet FR2972241A1 — publié le 20120907

L'invention est relative à un dispositif d'étanchéité pour traversée d'une cloison de cellule ou d'une paroi d'enceinte de confinement. L'invention est particulièrement utile pour la protection de télémanipulateurs ou de bras motorisés à téléopération. Les télémanipulateurs ou bras motorisés à téléopération sont notamment utilisés pour le traitement de produits dangereux contenus dans une enceinte étanche présentant une différence de pression avec l'environnement ou le poste de travail de l'opérateur. Pour des applications nucléaires, bactériologiques ou chimiques, on isole les produits nucléaires, bactériologiques ou chimiques dangereux pour un opérateur, dans des cellules ou enceintes étanches présentant au moins une paroi ou cloison traversée par un moyen de manipulation étanche. Les bras motorisés à téléopération ou télémanipulateurs de produits dangereux sont rendus étanches en équipant leurs traversées d'un soufflet d'étanchéité ou "booting" raccordé à la paroi de l'enceinte et immobilisé sur un raccord étanche monté près de l'extrémité distale du télémanipulateur. De manière connue, les raccords étanches équipant l'extrémité des soufflets de protection ou "booting" sont disposés au voisinage immédiat de l'extrémité du télémanipulateur servant au montage d'un outil ou d'une pince de préhension. Les traversées de paroi d'enceinte étanche ou de cloison de cellule présentent une partie tubulaire fixe, rendue intérieurement étanche en l'équipant de l'extrémité proximale du dit soufflet d'étanchéité ou "booting". 3o Ce soufflet d'étanchéité ou "booting" est raccordé à cette partie tubulaire fixe et immobilisé sur cette partie tubulaire fixe par un collier de serrage.25 Du fait que la partie tubulaire fixe et l'extrémité proximale du soufflet d'étanchéité ou "booting" sont solidaires, la liberté de rotation du télémanipulateur n'est possible que selon une plage angulaire limitée. Un premier but de l'invention est de remédier aux inconvénients de la technique connue, en proposant un nouveau dispositif permettant une liberté de rotation complète du bras motorisé ou du télémanipulateur. Un deuxième but de l'invention est de fournir un nouveau dispositif présentant un encombrement sensiblement voisin ou identique à l'encombrement des dispositifs de l'art antérieur, de manière à permettre son utilisation sur les traversées présentant un encombrement sensiblement voisin ou identique à l'encombrement des traversées de l'art antérieur. L'invention a pour objet un dispositif d'étanchéité pour traversée d'une cloison de cellule ou d'une paroi d'enceinte de confinement, du type comportant une partie fixe de bloc de traversée destinée à être fixée de manière étanche sur un passage de la cloison, caractérisé par le fait que le dispositif comporte une partie mobile de bloc de traversée reliée à la partie fixe de bloc de traversée, de manière à former un raccord tournant étanche. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - la partie mobile de bloc de traversée comporte un premier élément mobile de révolution, à section sensiblement en forme de L, avec un prolongement tubulaire et une collerette. - le prolongement tubulaire de la partie mobile de bloc de traversée est conformé pour monter l'extrémité proximale d'un soufflet de protection et un moyen de solidarisation, par exemple un collier de serrage. - la collerette de la partie mobile de bloc de traversée est conformée pour fournir une face adjacente d'appui d'un joint d'étanchéité à lèvre, à section sensiblement en forme de U ou de V. - la partie mobile du bloc de traversée comporte un deuxième élément de révolution, à section sensiblement en forme de gamma, avec un prolongement tubulaire et une collerette. - la collerette du premier élément de révolution est assemblée à l'extrémité du 10 prolongement tubulaire du deuxième élément de révolution par un moyen de solidarisation étanche. - la partie fixe du bloc de traversée comporte un premier élément de révolution avec deux prolongements tubulaires reliés par une collerette. - la partie fixe du bloc de traversée comporte également un deuxième élément de révolution, à section sensiblement en forme de L, avec un prolongement tubulaire et une collerette. 20 - un prolongement tubulaire du premier élément de révolution est conformé pour monter le prolongement tubulaire du deuxième élément de révolution par un moyen de solidarisation étanche. - le dispositif comporte au moins un labyrinthe protecteur empêchant la 25 pénétration de particules de produits nucléaires, bactériologiques ou chimiques, de poussières et de copeaux en direction d'un joint d'étanchéité annulaire. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 15 30 La figure 1 représente schématiquement une vue en élévation avec coupe partielle d'une cellule ou enceinte de confinement équipée d'un dispositif d'étanchéité pour traversée selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'un dispositif d'étanchéité pour traversée d'une cloison de cellule ou d'enceinte de confinement selon l'invention. La figure 3 représente une vue en coupe diamétrale à plus grande échelle du détail III de la figure 2 d'un dispositif d'étanchéité pour traversée d'une cloison de cellule ou d'enceinte de confinement selon l'invention. En référence aux figures 1 à 3, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une cellule de confinement étanche d'une installation nucléaire. Cette cellule 1 est séparée d'une pièce 2 accessible au personnel d'intervention par une cloison verticale 3 dans laquelle est implanté un bras motorisé à téléopération de produits dangereux désigné de façon générale par la référence 4. Dans l'exemple de réalisation représenté, ce bras motorisé à téléopération de produits dangereux 4 est un bras motorisé télescopique protégé par un soufflet d'étanchéité 5 ou "booting». Le bras 4 motorisé télescopique à téléopération est un bras motorisé comprenant un bras d'opération et un bloc de traversée 6 sur lequel est articulé le bras d'opération, de façon à pouvoir tourner complètement autour de son axe horizontal A sans rupture d'étanchéité. 30 Le bras d'opération peut ainsi effectuer une rotation complète sur lui-même de grande amplitude ou une rotation continue autour de l'axe horizontal A de traversée sans rupture d'étanchéité. Le bloc de traversée 6, sur lequel est articulé le bras d'opération, traverse la cloison 3 en maintenant la différence de pression établie entre l'enceinte étanche 1 et l'environnement 2 ou le poste de travail de l'opérateur. De façon connue, un télémanipulateur ou bras motorisé 4 permet à un opérateur placé dans la pièce 2 de réaliser un certain nombre de tâches à l'intérieur de la cellule étanche 1, en regardant par un hublot monté à cet effet dans la paroi 3. Pour réaliser ces tâches, l'opérateur modifie actionne une interface de 15 commande, afin d'obtenir les mouvements souhaités du bras d'opération et d'une pince de préhension associée. Ces mouvements, qui dépendent des degrés de liberté dont dispose le bras d'opération, comprennent généralement un mouvement de rotation autour de 20 son axe propre A. C'est pour réduire autant que possible le nombre des pièces susceptibles d'être contaminées par les éléments radioactifs contenus dans l'enceinte 1 que le bras d'opération est entouré du soufflet de protection 5, réalisé en un matériau 25 souple et étanche. Une extrémité proximale du soufflet de protection 5 est solidarisée de façon étanche à la cloison 3 autour du bloc 6 de traversée. L'extrémité distale opposée du soufflet de protection 5 est raccordée de façon étanche à 30 l'extrémité du bras d'opération par un dispositif de raccordement. Sur la figure 2, l'extrémité proximale du soufflet de protection 5 est solidarisée de manière étanche à une partie mobile 6a du bloc 6 de traversée, par exemple par un collier de serrage 5a. Une partie fixe 6b du bloc 6 de traversée est fixée de manière étanche sur le passage 3a de la cloison 3 par une liaison 7 à bague expansible d'étanchéité. On notera cependant que le montage de raccordement étanche sur le passage 3a de la cloison 3 ne doit pas être considéré comme limité à ce type de liaison, Zo mais peut au contraire être réalisé quelle que soit la structure des moyens par lesquels la partie fixe 6b du bloc 6 de traversée est fixée à l'extrémité du passage 3a de la cloison 3, que cette fixation soit démontable ou non. La partie mobile 6a du bloc 6 de traversée et la partie fixe 6b du bloc 6 de 15 traversée sont reliées de manière à former un raccord tournant étanche comportant un joint 8 d'étanchéité à lèvre, à section sensiblement en forme de U ou de V. De préférence, un joint 8 sensiblement en forme de U ou de V possède une 20 branche relativement rigide et une branche ou lèvre relativement mobile apte à être plaquée par une différence de pression contre une paroi adjacente. La lèvre mobile du joint 8 est plaquée contre la par la différence de pression entre l'espace intérieur à la cellule de confinement étanche et l'extérieur 25 correspondant au télémanipulateur ou au poste d'opération, et assure ainsi l'étanchéité entre l'espace intérieur à la cellule de confinement étanche et l'intérieur du soufflet 5 de protection ou "booting", de manière à éviter toute transmission de produits nucléaires, bactériologiques ou chimiques vers l'extérieur de la cellule 1 de confinement. 30 La partie mobile 6a du bloc 6 de traversée comporte un premier élément 9 de révolution, à section sensiblement en forme de L, avec un prolongement tubulaire 9a et une collerette 9b. La partie mobile 6a du bloc 6 de traversée comporte également un deuxième élément 10 de révolution, à section sensiblement en forme de gamma, avec un prolongement tubulaire 10a et une collerette 10b. Le prolongement tubulaire 9a est conformé pour monter l'extrémité proximale 10 du soufflet de protection 5 et son moyen de solidarisation étanche, par exemple son collier de serrage 5a. La collerette 9b est conformée pour fournir une face adjacente d'appui de la lèvre mobile du joint 8 d'étanchéité à lèvre, à section sensiblement en forme de 15 U ou de V, et pour monter l'extrémité du prolongement tubulaire 10a du deuxième élément 10 de révolution par un moyen de solidarisation étanche, par exemple un emmanchement assujetti par des vis 11. La partie fixe 6b du bloc 6 de traversée comporte un premier élément 12 de 20 révolution avec deux prolongements tubulaires 12a, 12c reliés par une collerette 12b. La partie fixe 6b du bloc 6 de traversée comporte également un deuxième élément 13 de révolution, à section sensiblement en forme de L, avec un 25 prolongement tubulaire 13a et une collerette 13b. Le prolongement tubulaire 12a est fixé de manière étanche sur le passage 3a de la cloison 3 par la liaison 7 à bague expansible d'étanchéité. 30 Le prolongement tubulaire 12c est conformé pour monter le prolongement tubulaire 13a du deuxième élément 13 de révolution par un moyen de solidarisation étanche assujetti par des vis 14, par exemple avec interposition d'un joint torique 15. L'espace intérieur défini par le deuxième élément 13 de révolution, à section 5 sensiblement en forme de L, constitue un logement pour le joint 8 sensiblement en forme de U ou de V. Le prolongement tubulaire 13a sert au montage du diamètre intérieur du joint 8 sensiblement en forme de U ou de V. La collerette 13b est conformée pour fournir une face adjacente d'appui de la branche relativement rigide du joint 8 d'étanchéité à lèvre, à section sensiblement en forme de U ou de V. 15 Sur la figure 3, le joint d'étanchéité annulaire 8, à section sensiblement en forme de U ou de V, est reçu dans un logement annulaire de façon à s'ouvrir radialement et à y être monté de façon étanche. Les deux branches du U ou du V ainsi formé forment deux lèvres respectivement en contact étanche avec une face plane de la collerette 13b et avec une face plane de la collerette 9b. 20 Grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, l'extrémité proximale du bras d'opération peut tourner librement par l'intermédiaire du joint tournant étanche ainsi constitué, lorsque l'opérateur commande une rotation de la pince autour de son axe. Par conséquent, ce mouvement du bras d'opération n'entraîne aucun vrillage du soufflet de protection 5. La longévité du soufflet de protection 5 s'en trouve donc sensiblement 30 améliorée. 10 25 En outre, la collerette 13b est conformée pour fournir une butée de retenue de la collerette 10b du deuxième élément 10 de révolution en forme de gamma et pour empêcher la désolidarisation de l'assemblage étanche, par exemple un emmanchement assujetti par des vis 11. Cette disposition prenant en sandwich la collerettelOb entre les faces adjacentes d'appui des collerettes 12b et 13b forme un labyrinthe protecteur empêchant la pénétration de particules de produits nucléaires, bactériologiques ou chimiques, de poussières et de copeaux en direction du joint d'étanchéité annulaire 8, à section sensiblement en forme de U ou de V. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais couvre toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre des revendications annexées. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé sur des télémanipulateurs de tout type, notamment sur des télémanipulateurs à bras articulés.15 REVENDICATIONS1. Dispositif d'étanchéité pour traversée d'une cloison de cellule ou d'une paroi d'enceinte de confinement, du type comportant une partie fixe (6b) de bloc (6) s de traversée destinée à être fixée de manière étanche sur un passage (3a) de la cloison (3), caractérisé par le fait que le dispositif comporte une partie mobile (6a) de bloc (6) de traversée reliée à la partie fixe (6b) de bloc (6) de traversée, de manière à former un raccord tournant étanche. Zo 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie mobile (6a) de bloc (6) de traversée comporte un premier élément (9) de révolution, à section sensiblement en forme de L, avec un prolongement tubulaire (9a) et une collerette (9b). 15 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le prolongement tubulaire (9a) de la partie mobile (6a) de bloc (6) de traversée est conformé pour monter l'extrémité proximale d'un soufflet de protection (5) et un moyen de solidarisation, par exemple un collier de serrage (5a). 20 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que la collerette (9b) de la partie mobile (6a) de bloc (6) de traversée est conformée pour fournir une face adjacente d'appui d'un joint (8) d'étanchéité à lèvre, à section sensiblement en forme de U ou de V. 25 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la partie mobile (6a) du bloc (6) de traversée comporte un deuxième élément (10) de révolution, à section sensiblement en forme de gamma, avec un prolongement tubulaire (10a) et une collerette (10b). 30 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la collerette (9b) du premier élément (9) de révolution est assemblée à l'extrémitédu prolongement tubulaire (10a) du deuxième élément (10) de révolution par un moyen de solidarisation étanche. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie fixe s (6b) du bloc (6) de traversée comporte un premier élément (12) de révolution avec deux prolongements tubulaires (12a, 12c) reliés par une collerette (12b). 8. Dispositif selon la revendication 1 ou 7, caractérisé par le fait que la partie fixe (6b) du bloc (6) de traversée comporte également un deuxième élément Zo (13) de révolution, à section sensiblement en forme de L, avec un prolongement tubulaire (13a) et une collerette (13b). 9. Dispositif selon la revendication 7 et la revendication 8, caractérisé par le fait qu'un prolongement tubulaire (12c) du premier élément (12) de révolution est 15 conformé pour monter le prolongement tubulaire (13a) du deuxième élément (13) de révolution par un moyen de solidarisation étanche. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif comporte au moins un labyrinthe 20 protecteur empêchant la pénétration de particules de produits nucléaires, bactériologiques ou chimiques, de poussières et de copeaux en direction d'un joint d'étanchéité annulaire (8).