TITRE : Dispositif de freinage pour vitre mobile de hotte de laboratoire

[0001] Dans les laboratoires, de nombreuses expériences conduisent à des émissions de gaz, plus ou moins nocives, mais qu'il convient en tout état de cause de pouvoir évacuer vers l'extérieur, de manière à protéger la santé des laborantins.

[0002] Pour cette raison, les expériences sont en général conduites à l'intérieur d'enceintes fermées, souvent désignées par « hottes de laboratoire », ou « sorbonnes de laboratoire ».

[0003] Une telle hotte de laboratoire, représentée à la figure 1, se présente en général sous la forme d'un meuble de forme sensiblement parallélépipédique, comportant dans sa partie inférieure une paillasse de manipulation 1, et dans sa partie supérieure une enceinte 3 dont la face frontale peut-être fermée par une vitre 5 coulissant verticalement.

[0004] Un système de câbles 7, de poulies de renvoi 9a, 9b et de contrepoids 11 dont le poids est légèrement inférieur à celui de la vitre 5, permet tout à la fois de faciliter l'ouverture de la vitre par le laborantin, et d'éviter la fermeture brutale de cette vitre.

[0005] Un système d'aspiration d'air 6, centralisé ou disposé sur chaque hotte, permet d'extraire vers l'extérieur les gaz émis à l'intérieur de l'enceinte 3.

[0006] En principe, la hotte est conçue pour fonctionner vitre fermée ou partiellement fermée (notamment lorsqu'on veut augmenter le débit d'extraction des gaz), afin de protéger la santé des laborantins.

[0007] Le retour automatique de la vitre 5 vers sa position de fermeture est rendu possible par un calibrage approprié du contrepoids 11.

[0008] Il importe que la vitre ne redescende pas tout de suite après qu'on l'ait ouverte, afin de laisser le temps au laborantin d'intervenir dans le volume de l'enceinte.

[0009] La présente invention a notamment pour but de fournir un système simple et sûr permettant de maintenir la vitre dans une position d'ouverture complète ou intermédiaire, laissant le temps au laborantin d'intervenir avant que la vitre ne retombe automatiquement sous l'effet de son propre poids.

[0010] A cette fin, la présente invention concerne un dispositif de freinage pour vitre mobile de hotte de laboratoire, comprenant un compensateur magnétique et des moyens de liaison à un système faisant contrepoids à ladite vitre, dans lequel ledit compensateur magnétique est du type à électro-aimant, le freinage étant réalisé lorsque l'électroaimant n'est pas alimenté électriquement, et étant libéré lorsque l'électroaimant est alimenté électriquement.

[0011] Grâce à ces caractéristiques, en l'absence d'alimentation électrique de l'électroaimant, la vitre est immobilisée. Ce mode de fonctionnement « fail safe » (« par défaut ») permet d'éviter que la vitre tombe sur les mains du laborantin, par exemple en cas de coupure de courant.

[0012] En revanche, dès que l'électroaimant est alimenté électriquement, la vitre est libérée, de sorte qu'elle peut rejoindre automatiquement sa position de fermeture sous l'effet de son poids, ou bien être ouverte facilement par le laborantin. L'électroaimant n'est donc alimenté que ponctuellement, ce qui est très économique d'un point de vue énergétique.

[0013] Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du dispositif selon l'invention, prises seules ou en combinaison :

[0014] - lesdits moyens de liaison comprennent une poulie d'entraînement d'une courroie coopérant avec ledit système de contrepoids, et ledit compensateur magnétique comprend : au moins un premier disque de frein monté fixe en rotation et libre en translation par rapport audit électro-aimant, au moins un second disque de frein monté fixe en rotation et libre en translation par rapport à ladite poulie, au moins un patin de frein interposé entre lesdits premier et second disques de frein, monté libre en rotation et en translation par rapport audit électroaimant, et un ressort interposé entre ledit électroaimant et ledit premier disque de frein, rappelant élastiquement ledit premier disque de frein contre ledit patin de frein, et ledit patin de frein contre ledit second disque de frein : cette conception particulière du compensateur magnétique permet de le réaliser avec un nombre très limité de pièces, ce qui le rend tout à la fois fiable et peu coûteux ; de plus, la présence du ressort permet de réaliser le freinage de la vitre, et éventuellement de contrôler sa vitesse de déplacement ;

[0015] - ce dispositif comprend des rondelles de réglage de la compression dudit ressort : ces rondelles permettent de calibrer l'effort de compression du ressort, et ainsi de garantir le freinage de la vitre ;

[0016] - ce dispositif comprend des moyens de support dudit compensateur magnétique et de ladite poulie conformés pour permettre un montage de ce compensateur magnétique et de cette poulie sur une paroi de ladite hotte soit avec leur axe perpendiculaire à cette paroi, soir avec leur axe parallèle à cette paroi : cette conformation des moyens de support rend le dispositif selon invention polyvalent, c'est-à-dire adaptable à toute forme de meubles de hotte et à tout type de système de contrepoids (un ou plusieurs contrepoids, un ou plusieurs câbles, différentes géométries de cheminement des câbles, etc.) ;

[0017] - ladite poulie et ladite courroie sont crantées : une telle poulie et une telle courroie permettent d'assurer une grande précision du contrôle du mouvement de coulissement de la vitre.

[0018] La présente invention se rapporte également à une hotte de laboratoire comprenant une vitre mobile et un système faisant contrepoids à cette vitre, comprenant un dispositif de freinage conforme à ce qui précède, relié à ce système de contrepoids. [0019] Une telle hotte équipée de ce dispositif présente les caractéristiques requises de contrôle du mouvement de coulissement de la vitre dans des conditions de sécurité et de fiabilité optimales.

[0020] Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de cette hotte, prises seules ou en combinaison :

[0021] - cette hotte comprend en outre une barrière de détection d'intrusion à l'intérieur du volume de la hotte : une telle barrière permet de stopper le mouvement de descente de la vitre lorsqu'un laborantin interfère avec le volume intérieur de l'enceinte de la hotte ;

[0022] - cette hotte comprend en outre des moyens de détermination de la position de ladite vitre : ces moyens de détermination de position permettent notamment de régler la position de la vitre en fonction du débit d'extraction d'air souhaité.

[0023] La présente invention se rapporte également à un dispositif de supervision électronique pour hotte de laboratoire conforme à ce qui précède, comprenant des moyens de liaison électrique notamment audit compensateur magnétique, à ladite barrière de détection et auxdits moyens de discrimination, et des moyens de gestion des signaux envoyés par ces organes, et d'élaboration de signaux de commande de ces organes.

[0024] Un tel dispositif de supervision permet d'assurer la coordination entre tous les organes électriques et électroniques de la hotte ; il peut de plus assurer la liaison avec d'autres dispositifs de supervision analogues disposés sur d'autres hottes, et/ou communiquer avec une centrale de supervision qui pilote une batterie de hottes.

[0025] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :

[Fig. 1] : une hotte classique représentée de manière schématique en vue de côté, telle que décrite dans le préambule de la présente description ; [Fig. 2] : une hotte selon la présente invention représentée de manière schématique en vue de face, avec indication des connexions électriques et mécaniques entre les différents éléments intervenant dans le contrôle du mouvement de descente de la vitre ;

[Fig. 3] : une vue en perspective éclatée du dispositif de freinage selon la mention ;

[Fig. 4] : une vue en perspective éclatée du compensateur magnétique de ce dispositif ;

[Fig. 5] : une vue en perspective de côté de ce compensateur magnétique en configuration libérée ;

[Fig. 6] : une vue en perspective de côté de ce compensateur magnétique en configuration freinée ;

[Fig. 7] : une vue en perspective du dispositif de freinage selon l'invention lorsqu'il est monté à l'intérieur d'une paroi de hotte de laboratoire, selon une première configuration de montage, et

[Fig. 8] : une vue en perspective du dispositif de freinage selon l'invention lorsqu'il est monté à l'intérieur d'une paroi de hotte de laboratoire, selon une deuxième configuration de montage.

[0026] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques ou similaires sur l'ensemble des figures.

[0027] On se reporte à présent à la figure 2, sur laquelle on a représenté une hotte H selon l'invention, comportant dans sa partie inférieure une paillasse 1, et dans sa partie supérieure une enceinte 3 pouvant être fermée par une vitre 5 pouvant se déplacer par coulissement dans un plan vertical, c'est-à-dire parallèlement à la direction Z indiquée sur cette figure.

[0028] La hotte H comprend un système de contrepoids, comprenant dans l'exemple représenté un contrepoids 11 relié par un câble principal 7a à deux câbles secondaires 7b, 7c passant sur deux poulies de renvoi 9a, 9b et reliés à la vitre 5. [0029] Le contrepoids 11 présente un poids légèrement inférieur à celui de la vitre 5, de manière à éviter la chute brutale de celle-ci lors de sa fermeture, et à faciliter son ouverture par un laborantin.

[0030] La hotte H comprend également un dispositif de freinage selon l'invention, monté dans la partie supérieure de l'enceinte 3, comprenant un compensateur magnétique 31 et une courroie 15 passant en boucle sur deux poulies de freinage 17a, 17b.

[0031] Un organe de pontage 19 relie de manière fixe un brin de la courroie 15 au câble principal 7a.

[0032] Un potentiomètre à ruban 21 logé à l'intérieur de l'enceinte 3 et relié à la vitre 5 permet de détecter à chaque instant la position verticale de cette vitre.

[0033] Une barrière de détection d'intrusion 23, se présentant sous la forme d'une réglette comprenant une pluralité de capteurs alignés 25, est disposée latéralement et verticalement à l'entrée du volume de l'enceinte 3, à proximité immédiate de la course de la vitre 5.

[0034] Une telle barrière de détection 23 est choisie de manière à de détecter à la volée le passage de corps de l'intérieur vers l'extérieur du volume de l'enceinte 3, à travers l'ouverture libérée par la vitre 5.

[0035] On prévoit par ailleurs un interrupteur par exemple à pédale 27, pouvant être disposé sur le sol, dont le rôle sera explicité ci-après.

[0036] Le dispositif de freinage, le potentiomètre 21, la barrière de détection 23, l'interrupteur 27 sont reliés à un boîtier électronique de supervision 29, ce boîtier pouvant être solidaire de la hotte H, ou bien situé à distance de celle-ci, et relié par fils ou par radio.

[0037] On se reporte à présent à la figure 3 ci-annexée, sur laquelle on peut voir que le dispositif de freinage selon invention comprend le compensateur magnétique 31 à proprement parler, la poulie de freinage crantée 17a coopérant avec ce compensateur magnétique, et la courroie crantée 15 passant sur cette poulie et sur l'autre poulie crantée [0038] Ce dispositif de freinage comprend en outre des moyens de support, comprenant d'une part une base 35 et d'autre part un étrier 37 destiné à être fixé sur cette base.

[0039] Comme on peut le voir sur la figure 3, l'étrier 37 comporte des orifices 38 et des encoches 39a, 39b, 39c, 39d sur plusieurs de ses faces.

[0040] La poulie de freinage crantée 17a est monté pivotante autour d'un boulon de poulie 40 solidaire de la base 35.

[0041] Le compensateur magnétique 31 est monté fixe sur l'étrier 37 au moyen d'un boulon de compensateur magnétique 41 qui le traverse.

[0042] On se reporte à présent la figure 4, sur laquelle on peut voir plus précisément la structure du compensateur magnétique 31.

[0043] Comme cela visible sur cette figure, ce compensateur magnétique comprend :

- un électroaimant 45 fixé sur l'étrier 37 par le boulon de compensateur magnétique 41 qui le traverse en son centre,

- un premier disque de frein 47, en acier, de forme sensiblement circulaire, traversé en son centre par le boulon de compensateur magnétique 41, monté fixe en rotation et libre en translation sur celui-ci,

- un ressort 48 monté sur le boulon de compensateur magnétique 41, interposé entre l'électroaimant 45 et le premier disque de frein 47,

- un patin de frein 49, en matériau de type Ferrodo ^® ou analogue, de forme sensiblement circulaire, traversé en son centre par le boulon de compensateur magnétique 41, monté libre en rotation et en translation sur celui-ci, et

- un second disque de frein 51, en acier, de forme sensiblement circulaire, monté fixe en rotation et libre en translation par trois goujons 53 sur la poulie de freinage crantée 17a. [0044] Des rondelles (non représentées) peuvent avantageusement être disposées sur le boulon de compensateur magnétique 41, entre l'électroaimant 45 et le ressort 48, de manière à régler l'effort d'appui axial exercé par le ressort 48 sur le premier disque de frein 47. [0045] On a représenté à la figure 5 le compensateur magnétique 31 lorsqu'il se trouve en configuration libérée (compensateur « débrayé ») : dans cette configuration, l'électroaimant 45 est alimenté électriquement, ce qui a pour effet de plaquer le premier disque de frein 47 contre cet électro-aimant, à l'encontre de la poussée exercée par le ressort 48. [0046] Dans cette configuration, aucun effort axial n'est donc exercé par le premier disque de frein 47 sur le patin de frein 49, qui lui-même n'exerce donc pas d'effort frottant sur le second disque de frein 51.

[0047] Le disque de frein 51 et la poulie crantée 17a peuvent donc tourner librement autour du boulon de poulie 40, sous l'action du seul poids de la vitre 5. [0048] On a représenté à la figure 6 le compensateur magnétique 31 lorsqu'il se trouve en configuration freinée (compensateur « embrayé ») : dans cette configuration, l'électroaimant 45 n'est pas alimenté électriquement, de sorte que le ressort exerce un effort ayant pour effet de plaquer le premier disque de frein 47 contre le patin de frein 49, lui-même plaqué contre le second disque de frein 51. [0049] En d'autres termes, le patin de frein 49 est pris en sandwich frottant entre les deux disques de frein 47 et 51, ayant pour effet de bloquer par friction la rotation du disque de frein 51 et donc de la poulie crantée 17a.

[0050] La courroie crantée 15 est alors elle-même bloquée, empêchant tout mouvement de la vitre 5. [0051] Comme on peut le voir sur les figures 7 et 8, un aspect intéressant du dispositif de freinage selon l'invention est la possibilité de le fixer selon plusieurs orientations possibles sur la face intérieure d'une paroi 54 de la hotte H. [0052] En général, ce dispositif de freinage est fixé à l'intérieur de la partie supérieure de l'enceinte 3.

[0053] Dans la configuration représentée à la figure 7, le compensateur magnétique 31 et la poulie crantée 17a sont montés à l'intérieur de la base 35 et de l'étrier 37, de sorte que l'axe Al de rotation de la poulie est sensiblement perpendiculaire au plan de la paroi 54 : la courroie crantée 15 passe à l'intérieur de l'encoche 39c de l'étrier 37, et l'orifice 38 de l'étrier reste libre.

[0054] Dans cette configuration, les deux brins de la courroie crantée 15 se déplacent donc parallèlement au plan de la paroi 54.

[0055] Dans la configuration représentée à la figure 8, l'étrier 37 est fixé directement sur la paroi 54, et l'axe de rotation A2 de la poulie est sensiblement parallèle au plan de la paroi 54 : la courroie crantée 15 passe à l'intérieur de l'encoche 39a de l'étrier 37, et le boulon de frein 41 passe dans l'orifice 38 de cet étrier.

[0056] Dans cette configuration, l'un des brins de la courroie crantée 15 se déplace donc perpendiculairement au plan de la paroi 54.

[0057] Le mode de fonctionnement et les avantages de la hotte H qui vient d'être décrite résultent directement de ce qui précède.

[0058] L'ensemble des situations décrites ci-après sont gérées électroniquement par le boîtier électronique de supervision 29.

[0059] On suppose que l'on part d'une situation dans laquelle la vitre 5 est complètement ouverte, permettant à un laborantin d'effectuer des manipulations à l'intérieur de l'enceinte 3.

[0060] Tant que le laborantin est ainsi en interaction avec le volume intérieur de l'enceinte 3, la barrière de détection 23 détecte la présence du laborantin, et le boîtier de supervision 29 maintient l'absence d'alimentation électrique de l'électroaimant 45, de manière à maintenir le compensateur magnétique 31 en configuration de freinage, empêchant la rotation de la poulie crantée 17a. [0061] La courroie crantée 15 est donc elle-même bloquée, ce qui a pour effet de bloquer également le câble principal 7a du système de contrepoids, par l'intermédiaire de l'organe de pontage 19.

[0062] En l'absence d'interaction du laborantin avec le volume intérieur de l'enceinte 3 pendant une durée prédéterminée, le boîtier de supervision 29 ordonne l'alimentation électrique de l'électroaimant 45, de manière à placer le compensateur magnétique 31 en configuration libérée, permettant une rotation contrôlée de la poulie crantée 17a, sous l'effet du poids de la vitre 5.

[0063] Cette vitre redescend donc doucement vers sa position de fermeture de l'enceinte 3 de la hotte H.

[0064] Si, pendant ce mouvement de descente, un corps tel que le bras d'un laborantin repasse de l'intérieur vers l'extérieur du volume de l'enceinte, la barrière de détection d'intrusion 23 envoie un signal au boîtier de supervision 29, afin que celui-ci coupe à nouveau l'alimentation électrique de l'électroaimant 45 du compensateur magnétique 31, afin de bloquer le mouvement de descente de la vitre 5.

[0065] En cas d'absence d'une telle intrusion, la vitre 5 peut donc descendre sous l'effet de son poids jusqu'à la paillasse 1, et fermer totalement le volume intérieur de l'enceinte 3.

[0066] De manière complémentaire, une motorisation d'asservissement peut être prévue pour adapter la hauteur de la vitre 5 au débit d'extraction d'air souhaité.

[0067] Si, dans une situation particulière, le laborantin souhaite soulever la vitre 5 alors que le compensateur magnétique 31 se trouve encore en configuration de freinage, il peut désactiver cet embrayage en appuyant sur l'interrupteur 27, qui envoie alors au boîtier de supervision 29 un signal provoquant l'alimentation électrique de l'électroaimant 45.

[0068] De manière alternative, la tentative de soulèvement de la vitre 5 par le laborantin peut être détectée par le potentiomètre à ruban 21, lequel envoie alors un signal au boîtier de supervision 29, qui déclenche alors l'alimentation électrique de l'électroaimant 45, permettant de débrayer le compensateur magnétique 31.

[0069] Lorsque le laborantin lâche la vitre 5, le potentiomètre à ruban 21 détecte un début de mouvement de descente de la vitre, et envoie alors un signal au boîtier de supervision 29 qui stoppe alors l'alimentation électrique de l'électroaimant 45, permettant de replacer le compensateur magnétique 31 en configuration de freinage.

[0070] Comme on peut le comprendre à la lumière de ce qui précède, le dispositif de freinage selon l'invention est du type « fail safe », c'est-à-dire que par défaut d'alimentation électrique de l'électroaimant 45, il réalise le freinage de la vitre 5. [0071] Un tel dispositif de freinage est donc très sûr, et faiblement consommateur d'énergie électrique puisque seuls les cas ponctuels de débrayage du compensateur magnétique 31 nécessitent une alimentation électrique de l'électroaimant 45.

[0072] On notera de plus la grande simplicité de conception de ce dispositif de freinage, et sa possibilité de montage selon différentes orientations à l'intérieur de la hotte. [0073] Cette possibilité rend ce dispositif de freinage adapté tant à des hottes neuves qu'à des hottes reconditionnées, dans lesquels toutes sortes de géométries du système de contrepoids peuvent être utilisées.

[0074] Naturellement, l'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.