Brevet FR3130007A1 — publié le 20230609

L’invention concerne un ensemble de connexion pour cellule de transfert étanche, comportant une bride, une charnière (3), et une porte solidarisée à la bride par la charnière (3) pour être mobile entre un état ouvert et un état fermé, la bride comportant une ouverture centrale obturée par la porte lorsque cette porte est fermée. La charnière (3) comporte un élément rotatif (12) cylindrique rigidement solidarisé à la porte et deux paliers fixes (18, 19) rigidement solidarisés à la bride, l’élément rotatif (12) s’étendant entre les deux paliers (18, 19) en ayant deux extrémités (31, 33) engagées chacune dans un palier (18, 19), et cette charnière (3) contient un moteur électrique (28) pour ouvrir et fermer la porte de manière commandée. Figure pour l’abrégé : Figure 4 Porte de cellule étanche motorisée pour système de connexion à double porte L’invention concerne le domaine du transfert étanche de composants depuis un conteneur étanche vers une cellule étanche, avec un système de connexion à double porte. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans différents secteurs industriels, il est nécessaire d'effectuer des tâches dans une atmosphère confinée, pour protéger l’environnement par exemple de la radioactivité ou de la toxicité, ou pour effectuer ces tâches dans une atmosphère aseptique, ou encore les deux simultanément. Le transfert d'appareils ou de produits depuis un conteneur vers une cellule sans rompre l'étanchéité, est assuré avec un dispositif de connexion à double porte, un tel dispositif étant connu par exemple du document FR2695343. Dans un tel dispositif, la cellule est fermée par une porte équipant une bride de la cellule et qui est solidarisée à celle-ci par une charnière. Le conteneur est fermé par une porte montée dans une bride de ce conteneur à laquelle elle est solidarisée par une liaison à baïonnette. Les deux brides étant solidarisables l’une à l’autre par une autre liaison à baïonnette. Il est courant de désigner la bride et la porte de la cellule par bride alpha et porte alpha, et de désigner la bride et la porte du conteneur par bride bêta et porte bêta. La connexion du conteneur à la cellule est assurée en appliquant la bride du conteneur contre celle de la cellule, et en la faisant pivoter sur elle-même, ce qui a pour effet de : – solidariser les deux brides l’une à l’autre par leur liaison à baïonnette ; – solidariser les deux portes l’une à l’autre par une autre liaison à baïonnette ; – désolidariser la liaison à baïonnette liant la porte du conteneur à sa bride. Une fois cette connexion réalisée, la porte de la cellule peut être pivotée vers l’intérieur autour de sa charnière, de façon à ouvrir la communication : la porte du conteneur étant alors rigidement solidarisée à celle de la cellule par la liaison baïonnette correspondante, elle s’ouvre conjointement avec la porte de cellule. Une fois que le transfert d’un produit ou d’un composant a été effectué depuis le conteneur vers la cellule, la porte de cellule avec la porte de conteneur fixée à celle-ci sont rabattues par pivotement autour de la charnière. Le conteneur est alors pivoté sur lui-même en sens inverse, ce qui a pour effet de : – solidariser la porte de conteneur à la bride de conteneur ; – désolidariser la porte de conteneur de la porte de cellule ; – désolidariser la bride de conteneur de la bride de cellule. D’une manière générale, un rond de gant est prévu dans la paroi de la cellule au voisinage de la bride de cellule, qui permet à un opérateur de passer sa main dans la cellule à travers un gant, pour ouvrir la porte de cellule en fin de connexion, et pour fermer cette porte de cellule en début de déconnexion. L’ajout de ce rond de gant constitue une contrainte qui pénalise le dimensionnement de la cellule, puisqu’elle implique entre autres de percer la paroi de cellule et peut donc impliquer d’en augmenter les dimensions. Il existe par ailleurs des systèmes à portes motorisées, mais ceux-ci présentent un encombrement important qui s’avère pénalisant. Le but de l’invention est d’apporter une solution pour motoriser une telle porte de manière à l’ouvrir et à la fermer de façon commandée, qui présente un encombrement réduit. A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble de connexion pour cellule de transfert étanche, comportant une bride, une charnière, et une porte solidarisée à la bride par la charnière pour être mobile entre un état ouvert et un état fermé, la bride comportant une ouverture centrale obturée par la porte lorsque cette porte est fermée, la charnière comportant un élément rotatif cylindrique rigidement solidarisé à la porte et deux paliers fixes rigidement solidarisés à la bride, l’élément rotatif s’étendant entre les deux paliers en ayant deux extrémités engagées chacune dans un palier, caractérisée en ce que la charnière contient un moteur électrique pour ouvrir et fermer la porte de manière commandée. Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de prévoir au niveau de la cellule des moyens additionnels permettant à un opérateur d’accéder à la porte pour la manœuvrer, ni d’augmenter la taille de la cellule pour recevoir un système motorisé encombrant. L’invention concerne également un ensemble ainsi défini, dans lequel la charnière contient un réducteur accouplé au moteur pour entraîner l’élément rotatif. L’invention concerne également un ensemble ainsi défini, dans lequel le moteur comporte un stator rigidement solidarisé à l’un des paliers et un arbre de sortie accouplé à l’élément rotatif. L’invention concerne également un ensemble ainsi défini, dans lequel le réducteur s’étend dans l’élément rotatif en étant interposé entre l’arbre de sortie et l’élément rotatif. L’invention concerne également un ensemble ainsi défini, dans lequel le réducteur est accouplé à l’extrémité de l’élément rotatif s’étendant dans le palier opposé au palier auquel le stator du moteur est rigidement solidarisé. L’invention concerne également un ensemble ainsi défini, dans lequel le réducteur comprend un arbre d’entraînement accouplé à une platine fixée à l’extrémité de l’élément rotatif par des vis. L’invention concerne également un ensemble ainsi défini, dans lequel le moteur et un moteur à courant continu. L’invention concerne également un ensemble ainsi défini, dans lequel la bride est équipée d’un verrou rotatif pouvant occuper une position de blocage de la porte en position fermée et une position de libération de la porte. L’invention concerne également un ensemble ainsi défini, dans lequel le verrou rotatif est motorisé pour être actionné de façon commandée. La est une vue d’ensemble en perspective d’une bride équipée d’une porte représentée ouverte conforme à l’invention ; La est une vue de face d’une bride équipée d’une porte représentée fermée conforme à l’invention ; La et une vue en perspective de la charnière interposée entre la bride et la porte conforme à l’invention ; La est une vue en coupe de la charnière intégrant un moteur conformément à l’invention ; La est une vue d’ensemble en perspective d’une bride équipée d’une porte et également d’une chute pouvant toutes deux être actionnées de façon commandée. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur la , une bride 1 d’une cellule supporte une porte 2 qui est solidarisée à cette bride 1 par une charnière 3. Cette bride 1 qui est fixée dans une ouverture non représentée d’une paroi de cellule, a une forme générale de révolution autour d’un axe AX, se rapprochant de celle d’une couronne pour délimiter une ouverture centrale 4 circulaire. Elle comporte une face interne 6 tournée vers l’intérieur de la cellule qu’elle équipe, et une face externe 7 tournée vers l’extérieur de la cellule qu’elle équipe et à laquelle est accouplée une bride 8 de conteneur depuis lequel un transfert doit être effectué vers la cellule (ou inversement). Cette ouverture 4 qui est libre dans la situation de la , peut être fermée en rabattant la porte 2 contre la bride 1 par pivotement de cette porte 2 autour la charnière 3, cette charnière 3 s’étendant selon un axe AY qui est normal à l’axe AX en étant espacé de celui-ci d’une distance supérieure au rayon de l’ouverture centrale 4. Sur la , une porte 9 du conteneur est solidarisée à la face interne de la porte 2 de la cellule par une liaison à baïonnette non visible. La porte 2 en tant que telle est liée à la charnière 3 par l’intermédiaire d’un bras 11 ayant une première extrémité rigidement solidarisée à un élément rotatif 12 cylindrique de la charnière 3, et une seconde extrémité rigidement fixée à la porte 2, par des éléments de fixation 13 tels que des vis ou analogues. La bride 1 est équipée d’un dispositif de verrouillage comprenant un verrou rotatif 14 et la porte 2 est équipée d’une came 16, ou engorgeoir, rigidement solidaire de la porte 2 et dont elle dépasse. Le verrou rotatif 14 est situé à l’opposé de la charnière 3, et il dépasse de la face interne 6 en étant apte à pivoter autour d’un axe parallèle à l’axe AX, ce verrou 14 comportant un galet 17 s’étendant parallèlement à la face 6. Lorsque la porte 2 est rabattue, la came 16 se situe en vis-à-vis du verrou 14, de sorte qu’un pivotement du verrou 14 autour de son axe permet d’engager son galet 17 dans la came 16, de manière à verrouiller la porte. Une rotation en sens inverse du verrou 14 permet de désengager son galet 17, de façon à libérer la came 16 pour permettre une ouverture de la porte 2. Ce verrou rotatif 14 est avantageusement prolongé par un axe de manœuvre traversant la face externe 7 de la bride et permettant à un opérateur de l’actionner depuis l’extérieur de la cellule en manœuvrant cet axe, de façon à bloquer ou débloquer la porte. Ce verrou 14 peut aussi être motorisé pour être actionné de façon commandée afin de bloquer ou débloquer la porte, le moteur peut alors avantageusement être intégré à ce verrou 14. Comme indiqué plus haut, la charnière 3 comporte un élément rotatif 12, pivotant autour de l’axe AY. Cet élément rotatif 12 est porté par un palier fixe supérieur et un palier fixe inférieur repérés par 18 et 19 qui sont rigidement fixés à la face interne 6. Selon l’invention, la charnière 3 intègre un moteur électrique pour faire pivoter l’élément rotatif 12 par rapport aux paliers 18 et 19 qui sont fixes par rapport à la bride 1, afin d’ouvrir et fermer la porte 2 de manière commandée. Comme indiqué plus haut, cette charnière 3 comporte un palier supérieur 18 et un palier inférieur 19 entre lesquels pivote l’élément rotatif 12. Le palier 18 comporte une portion tubulaire 21 fermée par un fond 22, et d’une manière analogue, le palier 19 comporte une portion tubulaire 23 fermée par un fond 24. Ces paliers 18 et 19 comportent en outre chacun une patte radiale 26, 27 ayant un trou traversé par une vis vissée dans la bride 1 afin de solidariser rigidement chacun de ces paliers à la bride 1. L’élément rotatif 12 qui est généralement tubulaire s’étend entre ces deux paliers 18 et 19, selon l’axe AY qui correspond à l’axe de cette charnière 3. Comme visible sur la , les paliers 18 et 19 et l’élément rotatif 12, généralement tubulaires, délimitent conjointement un espace interne E dans lequel est logé un moteur 28 et un réducteur 29 avec leurs moyens d’accouplement pour actionner électriquement cette charnière. Plus particulièrement, l’élément rotatif 12 comporte un corps 30 dont le diamètre externe correspond au diamètre externe des paliers, prolongé par une extrémité supérieure 31 de plus faible diamètre qui est engagée dans la portion tubulaire 21 du palier 18. Une bague 32 est interposée entre l’extrémité supérieure 31 et la portion tubulaire 21 pour permettre une rotation de l’élément 12 par rapport au palier supérieur 18 avec de faibles frottements. De manière analogue, l’élément 12 comporte une extrémité inférieure 33 de plus faible diamètre que son corps 30 et qui est engagée dans la portion tubulaire 23 du palier inférieur 19 avec interposition d’une bague 34 permettant une rotation de l’élément 12 par rapport au palier 19 avec de faibles frottements. Comme visible sur la , le moteur 28 comporte un stator 36 cylindrique de diamètre significativement inférieur à celui de la portion tubulaire 21 et de l’extrémité supérieure 31 de l’élément 12, et un arbre de sortie 37. Ce stator 36 a sa base rigidement solidarisée à une embase 38 en forme de disque de diamètre externe coïncidant avec le diamètre interne de la portion tubulaire 21, par exemple par des vis non représentées. Complémentairement, cette embase 38 comporte le long de sa périphérie externe des trous traversés par des vis 39 s’étendant parallèlement à l’axe AY assurant sa fixation au fond 22, c’est-à-dire la solidarisation rigide du stator 36 au palier supérieur 18. Comme visible sur la , le stator 36 s’étend essentiellement dans la portion tubulaire 21 du palier 18, et son arbre de sortie 37 est accouplé au réducteur 29 qui comporte un corps 41 cylindrique s’étendant dans l’élément 12 sur l’essentiel de sa longueur, ce corps 41 portant un arbre d’entrainement 42 qui est accouplé à l’élément 12 par l’intermédiaire d’une platine 43. Plus particulièrement, et comme visible sur la , l’arbre d’entrainement 42 traverse au moins partiellement la platine 43 pour être lié en rotation à celle-ci, cet arbre étant par exemple de type cannelé ou par exemple de type claveté. La platine 43 a une forme de disque de diamètre correspondant au diamètre externe de l’extrémité 33 et elle est appliquée contre cette extrémité 33 tubulaire. Complémentairement, cette platine 43 comporte le long de sa périphérie externe des trous traversés par des vis 44 parallèles à l’axe AY vissées dans l’épaisseur de l’extrémité 33 tubulaire. Cette platine 43 est ainsi rigidement solidarisée à l’élément 12 dont elle ferme l’extrémité inférieure, et elle est liée en rotation à l’arbre d’entrainement 42. En pratique, le montage de la charnière motorisée peut être assuré en suivant les étapes suivantes : – fixer l’embase 38 au stator 36 du moteur 28 par exemple au moyen de vis non représentées ; – fixer l’embase 38 au fond 22 du palier supérieur 18 au moyen des vis 39 ; – engager le corps 41 du réducteur 29 sur l’arbre de sortie 37 du moteur pour les accoupler l’un à l’autre ; – engager la bague 32 autour de l’extrémité supérieure 31 de l’élément rotatif 12 ; – engager l’élément rotatif 12 autour du réducteur 29 et engager son extrémité supérieure 31 équipée de la bague 32 dans la portion tubulaire 21 du palier 18 ; – engager la platine 43 autour de l’arbre d’entrainement 42 et fixer cette platine à l’extrémité inférieure 33 au moyen des vis 44 ; – équiper l’extrémité inférieure 33 de l’élément rotatif 12 avec la bague 34 et engager l’ensemble dans la portion tubulaire 23 du palier inférieur 19 ; – fixer les paliers 18 et 19 à la bride 1 en vissant leurs pattes 26 et 27. Le démontage de la charnière peut être effectué en exécutant ces étapes en ordre inverse. Dans l’exemple des figures, l’accouplement de l’arbre 42 avec le corps 41 est assuré par l’intermédiaire de la platine 43, l’arbre 42 étant par exemple cannelé ou bien claveté. Cet accouplement peut aussi être réalisé au moyen d’un assembleur expansible, comme par exemple ceux vendus sous la marque commerciale Ringspann. Le moteur 28 est avantageusement un moteur à courant continu, d’un diamètre de l’ordre de 20 mm, la longueur de l’ensemble motoréducteur constitué par le moteur 28 accouplé au réducteur 29 étant de l’ordre de 120 mm. Comme illustré sur la , la bride 1 peut avantageusement être équipée d’une chute 46 comprenant un élément tubulaire 47 de diamètre correspondant à celui de l’ouverture 4, qui est solidarisé à la bride 1 par une autre charnière 48 motorisée. Cet élément tubulaire 47 est ainsi mobile entre une position de service dans laquelle il prolonge l’ouverture 4 vers l’intérieur de la cellule et une position dégagée dans laquelle il est écarté de cette ouverture 4 afin de permettre son obturation par la porte 2, attendu que dans la , l’élément tubulaire est représenté dans une position intermédiaire. La charnière motorisée 48 est du même type que la charnière motorisée 3, et comme visible sur la , elle est elle aussi fixée à la face interne 6 par ses paliers, et elle est solidarisée à l’élément tubulaire 47 par son élément rotatif qui s’étend entre ses paliers. Cette charnière 48 longe le bord de l’ouverture 4 en s’étendant selon un axe de rotation AZ normal aux axes AX et AY qui sont perpendiculaires l’un à l’autre. En pratique, lorsque la porte 2 est fermée, l’élément 47 est en position dégagée et s’étend selon un axe parallèle à l’axe AY, de manière à ne pas interférer avec la porte 2. Une fois que la porte 2 a été complètement ouverte, il peut être commandé pour le ramener dans sa position de service en le faisant pivoter de 90° autour de l’axe AZ afin de s’étendre selon l’axe AX dans le prolongement de l’ouverture 4. Une fois que le transfert vers la cellule est terminé, la charnière 48 est commandée pour placer l’élément tubulaire 47 en position dégagée, avant de commander la charnière 3 pour rabattre la porte 2 sur l’ouverture 4 afin de la fermer. D’une manière générale, grâce à l’invention, l’axe du moteur et l’axe de rotation de la porte sont confondus, ce qui permet un fonctionnement en « pur couple » ne générant pas d’efforts latéraux sur les paliers lorsque la porte est actionnée, et permettant une rotation de la porte à vitesse continue et constante lorsqu’elle est manœuvrée. Le moteur intégré à même la charnière rend l’ensemble compact et évite la protubérance d’un bloc moteur déporté ou embarqué, de sorte que le nettoyage du dispositif en est significativement facilité. Ensemble de connexion pour cellule de transfert étanche, comportant une bride (1), une charnière (3), et une porte (2)solidarisée à la bride (1) par la charnière (3) pour être mobile entre un état ouvert et un état fermé, la bride (1) comportant une ouverture centrale (4) obturée par la porte (2) lorsque cette porte (2) est fermée, la charnière (3) comportant un élément rotatif (12) cylindrique rigidement solidarisé à la porte (2) et deux paliers fixes (18, 19) rigidement solidarisés à la bride (1), l’élément rotatif (12) s’étendant entre les deux paliers (18, 19) en ayant deux extrémités (31, 33) engagées chacune dans un palier (18, 19) , caractérisée en ce que la charnière (3) contient un moteur électrique (28) pour ouvrir et fermer la porte (2) de manière commandée. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la charnière (3) contient un réducteur (29) accouplé au moteur (28) pour entraîner l’élément rotatif (12). Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le moteur (28) comporte un stator (36) rigidement solidarisé à l’un des paliers (18, 19) et un arbre de sortie (37) accouplé à l’élément rotatif (12). Ensemble selon les revendications 2 et 3, dans lequel le réducteur (29) s’étend dans l’élément rotatif en étant interposé entre l’arbre de sortie (37) et l’élément rotatif (12). Ensemble selon la revendication 4, dans lequel le réducteur (29) est accouplé à l’extrémité (33) de l’élément rotatif (12) s’étendant dans le palier (19) opposé au palier (18) auquel le stator (36) du moteur (28) est rigidement solidarisé. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel le réducteur (29) comprend un arbre d’entraînement (42) accouplé à une platine (43) fixée à l’extrémité (33) de l’élément rotatif (12) par des vis (44). Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le moteur (28) est un moteur à courant continu. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la bride (1) est équipée d’un verrou rotatif (14) pouvant occuper une position de blocage de la porte (2) en position fermée et une position de libération de la porte (2). Ensemble selon la revendication 8 dans lequel le verrou rotatif (14) est motorisé pour être actionné de façon commandée.