Brevet FR2968384A1 — publié le 20120608

Dispositif de séparation fluidique de deux régions La présente invention est relative à un dispositif de séparation fluidique de deux réglons, du type comprenant : un premier collecteur d'alimentation comportant une fente de sortie de gaz; - une source de gaz primaire reliée audit premier collecteur; - au moins un deuxième collecteur d'alimentation comportant, dans une zone sensiblement adjacente à la fente du premier collecteur, des ouvertures de sortie de gaz uniformément réparties ; - au moins une source de gaz secondaire reliée au deuxième collecteur; et - des moyens d'évacuation de gaz situés en regard de la fente et des ouvertures desdit$ collecteurs et adaptés pour collecter et évacuer du gaz; Ce dispositif s'applique à divers domaines techniques où il est nécessaire O'empècher la contamination d'une première région par des particules et/ou un gaz contenus dans une deuxième région, tout en permettent le transfert d'objets d'une région à l'autre dans des conditions d'exploitation définies. 11 s'agit plus particulièrement de garantir des concentrations de particules et/ou de gaz dans l'une et/ou l'autre cles 'deux régions en empêchant les migrations d'une région à l'autre. Des exemples non limitatifs d'application sont : - l'industrie nucléaire, dans laquelle il est nécessaire de pouvoir manipuler des objets radio-actifs contenus dans une er teinte classée; en réacteur, en usine pu en laboratoire, tout en protégeant l'environnement extérieur à cette enceinte ; - l'industrie électronique, dans laquelle des composants sont fabriqués dans des enceintes classées maintenues sous une atmosphère de composition déterminée et sensiblement dépourvue de particules, et doivent être manipulés dans cette enceinte ; - la chirurgie, dans laquelle ie champ opératoire doit être maintenu parfaitement stérile alors que le chirurgien y introduit des instruments. L'invention S'applique plus généralement à de nombreuses situations où il est nécessaire de manipuler des produits ou des objets chimiquement, physiquement ou bioiogiquément dangereux ou sensibles, ainsi qu'a la maintenance d'installations faisant intervenir de tels produits ou objets. Des dispositifs de séparation fluidique du type précité ont déjà été décrits, par exemple dans le FR-A-2 659 182. Cependant, ces dispositifs connus sont mal adaptés aux enceintes de petites dimensions. Qe plus, le comportement fluidique aux eerémités de l'enceinte est difficile à maîtriser du fait des effets de bord, qui provoquent la formation de couches limites. L'invention a pour but de fournir un dispositif assurant de façon particulièrement simple et économique une séparation fluidique efficace de deux zones, notamment de petites dimensions. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de séparation fluidique de deux régions, caractérisé en ce que les collecteurs ont des lignes directrices parallèles ou confondues constituées chacune par une ligne courbe plane fermée. On entend par « ligne courbe » une ligne dépourvue de point anguleux. Suivant des modes de réalisation particuliers de ce dispositif - les ouvertures sont prévues de part et d'autre de la fente du premier collecteur ; les moyens d'évacuation sont reliés à un dispositif de traitement du gaz évacué ; le deuxième collecteur forme une boîte annulaire gui entoure au moins partiellement le premier collecteur ; le dispositif cdmprend une poignée fixée à la boîte annulaire ; - le dispositif comprend un rideau sensiblement cylindrique dont une extrémité est reliée de façon étanche auxdits collecteurs la fente du premier collecteur est ouverte perpendiculairement au plan médian; . les ouvertures du ou de chaque deuxième collecteur sont réparties sur une surface plane parallèle audit plan médian; et . les moyens d'évacuation de gaz sont prévus dans un second plan parallèle audit plan médian ladite ligne directrice est un cercle ; - les premier et deuxièmes collecteurs sont annulaires et ont un axe central et un pian médian communs; la fente du premier collecteur est située dans le pian médian et est ouverte vers l'axe central; et les moyens d'évacuation de gaz s'étendent le long de l'axe centrai ; les moyens d'évacuation comprennent un tubs perforé s'étendant suivant l'acte central, relié à des moyens de mise en circulation du gaz contenu dans ce 34 tube , lesdites ouvertures du ou des deuxième(s) collecteur(s) sont réparties sur une paroi cylindrique dont une extrémité est sensiblement adjacente à la fente du premier collecteur ; le dispositif comprend, en outre : 35 . un troisième collecteur d'alimentation annulaire ayant le même axe central que lesdits premiers et deuxièmes collecteurs, ce troisième collecteur comportant une fente circulaire de sortie de gaz ouverte parallèlement à l'axe central, ce troisième collecteur étant relié à la source de gaz primaire ; . au moins un quatrième collecteur d'alimentation annulaire ayant le même axe central que lesdits premier et deuxième collecteurs, ce quatrième collecteur S étant relié à la source de gaz secondaire et ayant des ouvertures de sortira de gaz, uniformément réparties sur une surface plane annulaire perpendiculaire à l'axe centrai et sensiblement adjacentes à la fente du troisième collecteur ; et . des moyens annulaires d'évacuation de gaz, de même axe central que tes collecteurs, disposés sensiblerrtent en regard de 1a fente et des ouvertures des la troisième et quatrième collecteurs ; - les premiers et troisièmes collecteurs sont conformés en une enceinte annulaire ayant deux fentes, et en ce que les deuxièmes et quatrièmes collecteurs sont conformés en une boîte annulaire unique entourant ladite enceinte annulaire et ayant lesdites ouvertures dans une paroi radialement intérieure et dans une paroi d'extrémité 15 axiale. Des exemples non limitatifs de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits er1 regard des dessins annexés, star lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier made de réalisation du dispositif suivant l'invention, prise en coupe suivant la ligne 1-1 de la Figure 20 2 ; la Fïgtire 2 est une vue schématique du dispositif de la Figure 1, prise en coupe dans son plan médian suivant la ligne Il-II de la Figure 1 ; ta Figure 3 est une vue partielle prise en regardant suivant les flèches Ili de la Figure 1 ; - la Figure 4 est une vue schématique de Côté d'une variante ; - la Figure 5 est une demi-vue schématique analogue à la Figure 1 d'un autre mode de réalisation du dispositif suivant l'invention ; et - la Figure 6 est urne vue schématique analogue à la Figure 5, montrant une variante du dispositif de cette Figure 5. 30 Le dispositif de séparation fluidique représenté sur les Figures i à 3 est destiné à séparer une enceinte 2 de son environnement extérieur 3, constituant une première et une seconde régions, tout en permettant le passage d'objets entre l'enceinte 2 et l'environnement 3 dans des conditions définies. Dans l'exemple illustré, l'enceinte 2 comprend un fond inférieur 4 et une parai cylindrique 5 d'axe central X-X supposé vertical. Le dispositif 1 est disposé le long du bord supérieur de la paroi 5. II comprend essentiellement une boîte annulaire 6 d'axe X-X, un collecteur torique 7, également d'axe X-X, disposé dans cette boite, et un tube perforé 8 s'étendant suivant l'axe X-X. La boîte 6 a une demi-section méridienne rectangulaire. Sa paroi plane inférieure 9 est fixée de façon étanche sur la tranche d'extrémité supérieure de la paroi 5. Sa paroi cylindrique intérieure 10 set perforée d'une multitude d'orifices 11 uniformément répartis, et présente dans son plan horizontal médian P une fente circulaire 12. La boîte 6 est reliée par une conduite 13 à une source 14 de gaz secondaire. Le collecteur 7 est torique d'axe X-X. Sa demi-section méridienne est circulaire. II comporte dans son plan médian, qui est le plan P, une fente 15 de même largeur que la fente 12 et dont les bords sont reliés de façon étanche aux bords respectifs de la fente 12.. Le collecteur 7 est relié paf une conduite 16 à une source 17 de gaz primaire. Le tube 8 traverse axialement la boite 6, en pénétrant légèrement dans l'enceinte 2, où il est fermé. Le tube 8 est fixé à la boîte 6 par un croisillon 18 et ait perforé sur sensiblement toute 1a hauteur de cette boîte. Il est relié, à l'extérieur de la boite 6 et du côté opposé et à l'enceinte 2, à l'aspiration d'une soufflante 19 dont le refoulement est relié à un dispositif 20 de traitement/décontamination. En variante, le tube 8 peut être futé à une structure indépendante de la boîte 6. En fonctionnement, du gaz primaire est introduit dans le collecteur 7 et 'sort de celui-ci par la fente 15 sous la forme d'un jet annulaire centripète 21 relativement rapide. Le débit de gaz primaire et la largeur de la fente de sortie 12,15 sont choisis de manière que, dans chaque demi section méridienne, la pointe du dard du jet 21 se trouve sensiblement sur l'axe X-X. Ainsi, le jet 21 forme un premier rideau gazeux sensiblement plan. Simultanément, du gaz secondaire, introduit dans la boîte 6 via la conduite 13, sort de cette boîte par les orifices 11, sous la forme de deux veines gazeuses centripètes 22A et 22B relativement lentes. Les veines 22A et 22B sont situées respectivement juste au-dessus et juste au-dessous du jet 21 de gaz primaire et nourrissent celui-ci. Le débit de gaz secondaire est raire totale des orifices 11 sont choisis de façon due les régions turbulentes 23A, 28B, de part et d'autre du jet 19, soient entièrement contenues entre les plans supérieur et inférieur de la boîte 6. Ainsi, le gaz secondaire forme de part et d'autre du rideau gazeux central 21 des rideaux annulaires de gaz. Lei débit de gaz évacué par le tube central 8 est choisi de manière â obtenir la stabilité de la configuration gazeuse décrite ci-dessus. L'homme de métier trouvera dons le FR-A-2 650 782 précité des données sur le comportement des veines gazeuses lui permettant d'obtenir une telle configuration gazeuse stable. Dans ces conditions : - l'environnement 3 est protégé des particules et de l'atrnosphére contenus dans l'enceinte 2. En effet, toute particule ou molécule gazeuse s'échappant de l'enceinte 2 est conduite vers l'intérieur du tube 8 par le rideau 21, et, de là, évacuée vers le dispositif de traitement/détiontamination 20 ; pour la même raison, l'enceinte 2 est protégée de toute contamination en provenance de l'environnement 3 ; i1 est possible de faire traverser la botte 6 par des objets, sans altérer la configuration gazeuse décrite ci-dessus. Bien entendu, les compositions des gaz primaire et secondaire et leurs paramètres physiques, notamment leur température, sont choisis en fonction de chaque application. De plus, la botte 6 peut être subdivisée en deux bottes alimentant respectivement les deux groupes d'orifices 11 situés au-dessus et au-dessous de la fente 15. Dans ce cas, deux gaz secondaires différents peuvent être utilisés. S'il est seulement nécessaire de protéger l'environnement 3 de toute contamination en provenance de l'enceinte 2, la veine gazeuse inférieure 22B peut être supprimée. Par exemples tes orifices 11 ne sont prévus qu'au-dessus de la fente 12. Inversement, s'il est seulement nécessaire de protéger l'enceinte 2 de toute contamination en provenance de _l'environnement 3, ta veine gazeuse supérieure 22A peut être suppriMée. Par exemple, les orifices 11 ne sont prévus qu'au-dessous de la fente 12. La Figure 4 représente une variante du dispositif 1, adaptée à la séparation fluidique temporaire d'une région de très petites dimensions, par exemple d'un champ opératoire chirurgical. Dans cet exemple, la boîte 6 est pourvue d'une poignée 24 traversée par les conduites 13 et 16 d'alimentation en gaz primaire et secondaire. De plus, une jupe souple 25 de forme générale cylindrique est fixée par son bord supérieur à 1a boîte 6. Le chirurgien ou son assistent pose le bord inférieur de la jupe 25 sur la peau du patient, autour du champ opératoire 26. Le chirurgien peut alors faire traverser les rideaux gazeux par ses instruments, et le risque d'infection est fortement réduit. Bien entendu, dans cet exemple, seuls la veine gazeuse supérieure 22A est conservée. Bi on le souhaite, on peut prévoir un châssis de support (non représenté) auquel on fixe la poignée 24. Dans le mode de réalisation de la Figure 5, on sépare un volume 102 de l'environnement 103 d'une part par un rideau gazeux double ou triple comme décrit plus haut, d'autre part per un rideau gazeux cylindrique double ou triple d'axe X-X. Sur la Figure 5, on a représenté le cas de la simple protection de l'environnement 103, de sorte que les deux rideaux gazeux sont doubles, avec un jet rapide de gaz primaire adjacent au volume 102, et un jet lent de gaz secondaire adjacent au jet rapide et situé à l'opposé du volume 102. Pour cela, une seconde boite annulaire 106 contenant un second collecteur torique 107 est accolé à la boite 6, sous cette-ci. La boîte 106 présente sur sa paroi inférieure une fente circulaire 112 d'axe X-X, et, radialement à l'extérieur de celui-ci, une multitude d'orifices 111 uniformément répartis, La source 17 de gaz primaire est reliée en parallèle aux collecteurs 7 et 107. De même, ta source 14 de gaz secondaire est reliée en parallèle aux bores 6 et 106. Le volume à isoler 102 comporte un fond inférieur circulaire 104 bordé d'un caisson annulaire 108. Ce dernier est relié a une soufflante 119 elle-même reliée é un dispositif de traitement/décontamination 120. La paroi supérieure du caisson 108, de niveau avec le fond 104, est perforée. En variante, comme représenté sur la Figure 0, tes deux collecteurs 7 et 107 peuvent être combinés en un unique collecteur 207 d'alimentation en gaz primaire ayant une fente intérieure 15 dirigée vers l'axe X-X et une fente circulaire inférieure 115. De même, les boites 6 et 106 sont combinées en une boîte unique 206 d'alimentation en gaz secondaire comportant des ouvertures 11, 111 uniformément réparties respectivement sur sa face radialement intérieure et sur sa face inférieure. Quelques pontets de faible largeur retient les deux parties de la boite 206.