DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne une soudeuse thermique pour la fermeture de sacs plastiques de grandes dimensions.

L'invention concerne plus particulièrement une soudeuse destinée à la fermeture de sacs de grandes dimensions, c'est-à-dire permettant de former un cordon de soudure pouvant atteindre 1000 millimètres.

Cette soudeuse thermique est destinée à être utilisée dans le domaine nucléaire, ainsi que dans tout autre domaine utilisant des enceintes de confinement, et dans lequel des sacs plastiques de grandes dimensions doivent être soudés tel que par exemple le domaine pharmaceutique ou le domaine des laboratoires

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

L'industrie nucléaire nécessite, dans le cadre de certaines de ses activités industrielles relatives au retraitement, à la fabrication des combustibles nucléaires ou au démantèlement des installations nucléaires, d'extraire diverses matières et matériels se trouvant dans des boîtes à gants. L'extraction proprement dite se fait au moyen de sacs plastiques qui sont couplés fonctionnellement à une boîte à gants. On fait donc transiter la matière à extraire de la boîte à gants vers le sac plastique, qui se trouve au préalable dans la boîte à gants. On effectue ensuite les soudures nécessaires sur le sac plastique, afin de le rendre parfaitement étanche.

La nature et la toxicité des matériels et produits manipulés impose une grande qualité dans les soudages des sacs plastiques dans lesquels ils sont enfermés, dans le but de garantir la sécurité des agents et opérateurs qui effectuent ces opérations et la non propagation des éléments radioactifs toxiques transférés.

Aussi, certaines applications imposent l'utilisation de sacs plastiques de grandes dimensions, tant en longueur qu'en largeur. Ainsi, par exemple, les dimensions de certains sacs impliquent d'effectuer un codon de soudure d'une longueur atteignant 1000 millimètres.

Une soudeuse thermique conventionnelle est en forme de pince qui comporte une mâchoire inférieure, ou sabot, et une mâchoire supérieure, entre lesquelles l'ouverture du sac plastique destiné à être fermée, est disposée.

La soudeuse comporte aussi des moyens de serrage des mâchoires l'une contre l'autre afin de maintenir l'ouverture du sac correctement positionnée lors du soudage.

Selon un mode de réalisation connu, les mâchoires sont reliées entre elles par une articulation permettant le pivotement de la mâchoire supérieure par rapport à la mâchoire inférieure et des moyens de serrage agissent sur une extrémité ou une portion intermédiaire de la mâchoire supérieure pour serrer la mâchoire supérieure contre la mâchoire inférieure.

Une telle solution n'est pas satisfaisante pour des mâchoires de grande longueur car les efforts de serrage sont concentrés au niveau de leurs points d'application et on constate alors une certaine déformation de la mâchoire supérieure et un défaut de serrage de certaines portions de l'ouverture du sac.

Un autre mode de réalisation permettant de répartir l'effort de serrage sur toute la longueur du cordon de soudure consiste à fixer à la mâchoire supérieure une poutre s'étendant sur toute la longueur. La poutre est suffisamment rigide pour ne pas se déformer et ainsi répartir les efforts de serrage sur toute sa longueur. La poutre est guidée en translation verticalement par rapport à la mâchoire inférieure, ce qui nécessite l'utilisation d'un châssis de guidage relativement complexe et volumineux, pour supporter les efforts mis en jeu et le poids de la poutre.

Le document WO-2007/094662 décrit une soudeuse thermique comportant une mâchoire supérieure relativement fine et souple pour s'adapter à la forme de l'ouverture du sac, et dans lequel la mâchoire inférieure comporte une pluralité d'électroaimants qui sont répartis sur toute sa longueur et qui sont alimentés simultanément pour exercer l'effort de serrage. Selon ce mode de réalisation, l'effort de serrage est réparti sur toute la longueur de la soudeuse grâce au grand nombre d'électroaimants. Cependant, l'utilisation d'électroaimants implique d'associer la soudeuse avec une source d'alimentation électrique pour alimenter tous les électroaimants.

Dans le cas d'une soudeuse thermique de grande longueur, la multiplicité des électroaimants implique une consommation importante d'énergie électrique.

Ce document décrit aussi l'utilisation d'aimants permanents pour le serrage de la mâchoire supérieure sur la mâchoire inférieure. De tels aimants permanents permettent de s'affranchir d'une source d'énergie externe mais ils impliquent d'exercer des efforts importants pour désolidariser les deux mâchoires après que l'ouverture du sac soit fermée.

L'invention a pour but de proposer une soudeuse thermique qui est adaptée à la fermeture de sacs de grandes dimensions, et qui permet d'exercer sur le sac un effort de serrage important, tout en consommant peu d'énergie.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

L'invention propose un dispositif de soudage pour souder l'ouverture d'un sac plastique afin de le fermer hermétiquement, qui comporte :

- une mâchoire inférieure et une mâchoire supérieure entre lesquelles l'ouverture du sac plastique est destinée à être serrée verticalement, chaque mâchoire consistant en un élément allongé d'orientation principale longitudinale,

- au moins un fil chauffant qui est porté par la mâchoire inférieure et qui s'étend longitudinalement sur sensiblement toute la longueur de la mâchoire inférieure,

- des moyens de serrage de la mâchoire supérieure contre la mâchoire inférieure qui comportent une pluralité d'éléments magnétiques à aimant permanent qui sont répartis longitudinalement sur toute la longueur de la mâchoire inférieure et qui sont aptes à produire un champ magnétique d'attraction de la mâchoire supérieure vers la mâchoire inférieure, caractérisé en ce que chaque élément magnétique comporte un premier aimant permanent fixe et un deuxième aimant permanent qui est monté mobile par rapport au premier aimant permanent entre une position de verrouillage dans laquelle la combinaison des champs magnétiques produits par les deux aimants permanents produit un champ magnétique de forte intensité au niveau de la mâchoire supérieure et une position de libération dans laquelle la combinaison des champs magnétiques produit par les deux aimants permanents produit un champ magnétique de faible intensité au niveau de la mâchoire supérieure.

La modification du champ magnétique produit par les deux aimants de l'élément magnétique permet de commander l'effort de serrage de la mâchoire supérieure et de maintenir cet effort de serrage sans qu'une source d'énergie annexe ne soit nécessaire.

De préférence, les pôles du premier aimant permanent sont agencés de part et d'autre d'un plan vertical médian du premier aimant permanent et le deuxième aimant permanent est situé verticalement au-dessus du premier aimant permanent et est mobile en rotation par rapport au premier aimant permanent autour d'un axe horizontal contenu dans ledit plan médian.

De préférence, chaque élément magnétique comporte deux flasques verticaux réalisés en un matériau ferromagnétique à forte perméabilité entre lesquels les deux aimants permanents sont montés et comporte une bride en matériau amagnétique de solidarisation, qui réalise le guidage en rotation du deuxième aimant permanent.

De préférence, lorsque le deuxième aimant permanent est dans la position de verrouillage, ses deux pôles sont agencés de part et d'autre dudit plan vertical médian du premier aimant permanent et le pôle nord du deuxième aimant permanent est situé longitudinalement du même côté dudit plan que le pôle nord du premier aimant permanent.

De préférence, lorsque le deuxième aimant permanent est dans la position de libération, ses deux pôles sont agencés de part et d'autre dudit plan vertical médian du premier aimant permanent et le pôle nord du deuxième aimant permanent est situé du même côté dudit plan médian que le pôle sud du premier aimant permanent. De préférence, les éléments magnétiques sont répartis de part et d'autre de la mâchoire inférieure et longitudinalement le long de la mâchoire inférieure, et le dispositif de soudage comporte des moyens d'entraînement sim ultané du deuxième aimant permanent de tous les éléments magnétiques situés d'un même côté de la mâchoire inférieure.

De préférence, les moyens d'entraînement comportent une barre montée mobile en translation longitudinalement par rapport à la mâchoire inférieure et comportent des moyens de transformation du mouvement de translation de la barre en un mouvement de rotation du deuxième aimant permanent autour dudit axe horizontal.

De préférence, les moyens d'entraînement comportent un bras fixé au deuxième aimant permanent qui coopère avec une rainure réalisée dans la barre.

De préférence, la rainure est globalement en forme de J inversé.

De préférence, la mâchoire supérieure est montée amovible pa r rapport à la mâchoire inférieure, et le dispositif de soudage comporte des moyens de positionnement de la mâchoire supérieure par rapport à la mâchoire inférieure.

De préférence, la section dudit au moins un fil chauffant est en forme de

T.

De préférence, le dispositif de soudage comporte trois fils chauffants parallèles dont la section du fil chauffant central est en forme de T. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :

- la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'une soudeuse thermique selon l'invention représentant le sac et le manchon à fermer et à séparer ;

- la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 dans laquelle la mâchoire supérieure est désolidarisée de la mâchoire inférieure ; - la figure 3 est un détail à plus grande échelle de la figure 2, montrant les éléments magnétiques et une barre de commande des éléments magnétiques ;

- la figure 4 est une représentation schématique d'un élément magnétique montrant les champs magnétiques produits lorsque l'aimant permanent mobile est en position de verrouillage ; et

- la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4, montrant les champs magnétiques produits lorsque l'aimant permanent mobile est en position de libération.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On a représenté aux figures 1 et 2 une soudeuse thermique 10 qui est destinée à fermer de manière étanche un sac 12 en matière plastique.

Le sac 12 est issu d'un manchon tubulaire 14 et il est fermé à chacune de ses extrémités 16 et séparé du reste du manchon tubulaire 14 par la soudeuse thermique 10.

La soudeuse thermique 10 comporte principalement une mâchoire inférieure 18 et une mâchoire supérieure 20 entre lesquelles l'extrémité 16 du sac 12 qui est destinée à être fermée et éventuellement à être séparée du reste du manchon tubulaire 14, est serrée. Les deux mâchoires 18, 20 sont d'orientation principale longitudinale et la mâchoire supérieure 20 est située au-dessus de la mâchoire inférieure 18.

La mâchoire inférieure 18 comporte au moins un fil chauffant 22 qui permet de faire fondre localement le matériau du sac 12 et du manchon 14 pour fermer hermétiquement l'extrémité 16 du sac 12 et pour séparer le sac 12 du reste du manchon 14.

Le fil chauffant 22 s'étend sur sensiblement toute la longueur de la mâchoire inférieure 18 pour former un cordon de soudure continu.

Selon un premier mode de réalisation, la mâchoire inférieure 18 comporte trois fils chauffants 22 montés parallèles les uns aux autres et décalés longitudinalement. Chaque fil chauffant 22 permet de réaliser soit la fermeture de l'extrémité 16 du sac 12 et du manchon 14, ou bien, pour le fil chauffant 22 central, de séparer les extrémités 16 du sac 12 et du manchon 14.

Selon un deuxième mode de réalisation, la mâchoire inférieure 18 comporte un seul fil chauffant 22 dont la section est en forme de T.

Cette forme particulière du fil chauffant 22 permet de réaliser en une seule opération à la fois la fermeture de l'extrémité 16 du sac 12, la fermeture de l'extrémité associée du reste du manchon tubulaire 14, et la séparation du sac 12 d'avec le reste du manchon 14. Cette séparation du sac 12 d'avec le reste du manchon 14 est obtenue grâce à la partie verticale du T du fil chauffant 22 qui produit plus de chaleur et qui permet donc de faire fondre de manière plus importante le partie centrale de la zone de liaison entre le sac et le reste du manchon 14. Il n'est alors plus nécessaire de séparer le sac 12 en découpant manuellement le cordon de soudure, ce qui impliquait un risque d'erreur et une perte de temps.

Selon un troisième mode de réalisation préféré, la mâchoire inférieure

18 comporte trois fils chauffant 22 parallèles, dont la section du fil chauffant 22 central est en forme de T. Ce mode de réalisation permet à la fois de garantir une fermeture étanche de l'extrémité 16 du sac 12 par les fils chauffants 22 extérieurs et une séparation du sac 12 d'avec le reste du manchon 14 en une seule opération.

Dans la description qui va suivre, on fera référence à des fils chauffants, il sera compris que cette référence concerne aussi bien le deuxième mode de réalisation de l'invention comportant un seul fil chauffant que les modes de réalisation comportant plusieurs fils chauffants.

La mâchoire supérieure 20 consiste en une plaque métallique horizontale qui est posée sur la mâchoire inférieure 18. Elle comporte sur sa face inférieure, un empilement de mousse et de polytétrafluoroéthylène (PTFE). La mousse garantit un bon appui de la mâchoire supérieure 20 sur le manchon et le sac 12, le polytétrafluoroéthylène limitant l'adhésion du manchon 14 et du sac 12 avec la mâchoire supérieure 20. Les deux mâchoires 18, 20 comportent des moyens complémentaires 24, 26 de positionnement de la mâchoire supérieure 20 sur la mâchoire inférieure 18. La mâchoire supérieure 20 comporte en outre des poignées 28 pour sa manipulation.

La mâchoire inférieure 18 comporte aussi des moyens 30 de serrage de la mâchoire supérieure 20 contre la mâchoire inférieure 18 qui permettent de maintenir les extrémités 16 du sac 12 et du manchon 14 fermées de manière étanche.

Les moyens de serrage 30 comportent une pluralité d'éléments magnétiques 32 qui sont répartis sur toute la longueur des fils chauffants 22 et de part et d'autre des fils chauffants 22.

Chaque élément magnétique 32 produit un champ magnétique d'attraction de la mâchoire supérieure 20 vers la mâchoire inférieure 18.

La multiplicité d'éléments magnétiques 32 permet d'exercer sur la mâchoire supérieure 20 une pluralité d'efforts de serrage qui sont répartis sur toute sa longueur afin d'obtenir un effort de pression de la mâchoire supérieure 20 contre la mâchoire inférieure 18 qui est réparti sur toute la surface de contact entre les deux mâchoires 18, 20.

Ici, comme on peut le voir aux figures 2 et 3, les éléments magnétiques 32 sont répartis régulièrement selon la direction longitudinale et ils sont disposés transversalement de part et d'autre des fils chauffants 22.

Les extrémités supérieures 32s des éléments magnétiques 32 sont en outre situées au niveau de la face supérieure 18s de la mâchoire inférieure 18. Les extrémités supérieures 32s des éléments magnétiques 32 sont ainsi situées à proximité de la mâchoire supérieure 20 lorsque celle-ci est posée sur la mâchoire inférieure 18.

Comme on peut le voir à la figure 3, chaque élément magnétique 32 comporte deux aimants permanents 34, 36 disposés verticalement l'un au-dessus de l'autre. Un premier aimant permanent 34 est situé dans une partie inférieure de l'élément magnétique 32 et est orienté de manière que son plan principal P médian, de chaque côté duquel ses pôles 34n, 34s sont répartis, est un plan vertical transversal.

Le deuxième aimant permanent 36 est de forme principale cylindrique. II est monté mobile par rapport au premier aimant permanent fixe 34 en rotation autour de son axe principal A entre une première position de verrouillage représentée à la figure 4 et une deuxième position de libération représentée à la figure 5. L'axe principal A du deuxième aimant permanent 36 est de préférence horizontal et est compris dans le plan principal médian P du premier aimant permanent 34. Ici, l'axe principal A du deuxième aimant permanent 36 est transversal

Lorsque le deuxième aimant permanent 36 est dans la première position de verrouillage, les pôles nord 34n, 36n des deux aimants 34, 36 d'une part et les pôles sud 34s, 36s des deux aimants 34, 36 d'autre part, sont situés du même côté du plan principal médian P du premier aimant permanent fixe 34. Dans cette première position de verrouillage, les champs magnétiques produits par les deux aimants 34, 36 se combinent pour produire un champ magnétique 38 de forte intensité au niveau de l'extrémité supérieure 32s de l'élément magnétique 32.

Lorsque le deuxième aimant permanent 36 est dans la deuxième position de libération représentée à la figure 5, le pôle nord 36n du deuxième aimant permanent 36 est situé du même côté du plan principal médian P que le pôle sud 34s du premier aimant permanent fixe 34 et le pôle sud 36s du deuxième aimant permanent 36 es situé du même côté du plan principal médian P que le pôle nord 34n du premier aimant permanent fixe 34. Dans cette deuxième position de libération, les champs magnétiques produits par les deux aimants 34, 36 se combinent pour produire un champ magnétique 38 de très faible intensité au niveau de l'extrémité supérieure 32s de l'élément magnétique 32.

Chaque élément magnétique 32 comporte des flasques 40 de support des aimants 34, 36. Les flasques 40 sont réalisés en un matériau ferromagnétique à forte perméabilité, pour concentrer et canaliser les champs magnétiques produits par les deux aimants 34, 36. Par exemple les flasques 40 sont réalisés en fer ou en alliage nickel- molybdène-fer.

Chaque flasque 40 est orienté principalement verticalement et les deux flasques 40 sont agencés longitudinalement de part et d'autre des aimants 34, 36.

Les extrémités supérieures 40s des deux flasques 40 forment l'extrémité supérieure 32s de l'élément magnétique 32, au niveau de laquelle les champs magnétiques produits par les deux aimants permanents 34, 36 se combinent pour former le champ magnétique 38 de forte ou faible intensité.

Chaque élément magnétique 32 comporte aussi une bride 42 en matériau amagnétique, qui réalise la solidarisation des flasques 40 ensemble, le montage de l'élément magnétique 32 sur la mâchoire inférieure 18, et qui réalise le guidage en rotation du deuxième aimant permanent 36 par rapport au premier aimant permanent 34. La bride 42 comporte à cet effet un logement cylindrique 44 de guidage en rotation du deuxième aimant permanent 36.

Comme on l'a dit précédemment, les éléments magnétiques 32 sont montés sur la mâchoire inférieure 18 avec leur extrémité supérieure 32s qui est située au niveau de la face supérieure 18s de la mâchoire inférieure 18.

Ainsi, la mâchoire supérieure 20 vient à proximité des extrémités supérieures 32s des éléments magnétiques 32 lorsqu'elle est posée sur la mâchoire inférieure 18. La distance entre la mâchoire supérieure 20 et les extrémités supérieures 32s des éléments magnétiques 32 correspond globalement à l'épaisseur des extrémités 16 du sac 12 et du manchon 14.

Lorsque le deuxième aimant permanent mobile 36 est en position de verrouillage telle que représentée à la figure 4, le champ magnétique 38 de forte intensité formé à l'extrémité supérieure 32s de chaque élément magnétique 32 exerce sur la mâchoire supérieure 20 une force d'attraction orientée vers la mâchoire inférieure 18. L'amplitude de cette force d'attraction est relativement importante pour réaliser le serrage de l'extrémité 16 du sac 12.

Par contre, lorsque le deuxième aimant permanent mobile 36 est en position de libération telle que représentée à la figure 5, le champ magnétique 38 de faible intensité formé à l'extrémité supérieure 32s de chaque élément magnétique 32 exerce sur la mâchoire supérieure 20 une force d'attraction vers la mâchoire inférieure 18 relativement faible. Il a donc un effort de serrage relativement faible de l'extrémité 16 du sac 12, rendant ainsi possible la manipulation aisée de la mâchoire supérieure 20 par un opérateur pour la séparer d'avec la mâchoire inférieure 18. A titre d'exemple non limitatif, de tels éléments magnétiques 32 permettent d'exercer une force de serrage de 3000 Newtons, avec un entrefer entre la mâchoire supérieure 20 et les extrémités supérieures 32s des éléments magnétiques 32 de 0.6 millimètres. Avec un entrefer nul, cette force de serrage atteindrait 7000 Newtons.

Selon le mode de réalisation représenté aux figures, et comme on peut le voir plus en détails à la figure 3, les éléments magnétiques 32 sont orientés par rapport à la mâchoire inférieure 18 avec le plan principal P médian du premier aimant permanent 34 perpendiculaire à l'orientation principale longitudinale des mâchoires 18, 20, c'est-à- dire un plan vertical transversal. Selon une variante non représentée, les éléments magnétiques 32 sont orientés avec le plan principal médian P du premier aimant permanent 34 parallèle à l'orientation principale longitudinale des mâchoires 18, 20, c'est-à-dire un plan longitudinal vertical.

Selon un autre aspect de la soudeuse thermique 10, la mâchoire inférieure 18 porte aussi des moyens d'entraînement du deuxième aimant permanent 36 de chaque élément magnétique. De préférence, ces moyens d'entraînement sont réalisés de manière à entraîner simultanément tous les deuxièmes aimants permanents 36 des éléments magnétiques 32.

Comme on peut le voir à la figure 3, ces moyens d'entraînement comportent deux barres d'entraînement 46 qui sont réparties de part et d'autre de la mâchoire inférieure 18 et dont chacune est montée mobile en translation longitudinalement par rapport à la mâchoire inférieure 18.

Chaque barre 46 coopère avec les éléments magnétiques 32 situés du même côté de la mâchoire inférieure 18 pour l'entraînement de leur deuxième aimant permanent 36.

A cet effet, chaque élément magnétique 32 comporte un bras 48 dont une extrémité est au deuxième aimant permanent 36 et dont l'autre extrémité 48a porte un galet (non représenté) qui coopère avec une rainure 52 formée dans la barre 46.

Selon le mode de réalisation représenté à la figure 3, la rainure 52 est globalement en forme de J inversé, c'est-à-dire que la rainure52 comporte une portion verticale et une portion supérieure courbée. La forme de la rainure 52 est conçue pour qu'en coopération avec le bras 48, le déplacement longitudinal de la barre 46 provoque une rotation du deuxième aimant permanent 36 d'un angle de 180°.

Chaque barre 46 s'étend dans un plan longitudinal vertical et comporte une pluralité de rainures 52, chaque rainure 52 étant associée à un élément magnétique 32. Ainsi, le coulissement d'une barre 46 dans un sens ou dans l'autre permet de provoquer le changement d'état de tous les éléments magnétiques situés du même côté de la mâchoire inférieure 18.

L'entraînement de la barre 46 est réalisé par un actionneur (non représenté), et selon une variante, cet entraînement est réalisé manuellement.

Selon un mode de réalisation préféré, les deux barres 46 qui sont montées des deux côtés de la mâchoire inférieure 18 sont fixées ensemble, afin de garantir une simultanéité des changements d'état des éléments magnétiques 32.

L'utilisation de deux aimants permanents 34, 36 pour former chaque élément magnétique 32 permet de réaliser une soudeuse thermique 10 nécessitant un apport en énergie principalement lors du soudage en lui-même. Les éléments magnétiques 32 permettent de réaliser des mâchoires 18, 20 de faible encombrement, ce qui résulte en une soudeuse thermique 10 de faible encombrement et de faible masse.

La soudeuse thermique 10 est ainsi facilement transportable.

La soudeuse thermique 10 selon l'invention qui vient d'être décrite est adaptée à la réalisation d'un cordon de soudure d'environ 1000 millimètres. Cependant, il sera compris que ce dimensionnement de la soudeuse thermique n'est pas limitatif et que la soudeuse thermique 10 selon l'invention peut être dimensionnée pour former un cordon de soudure plus ou moins grand, le nombre d'éléments magnétiques 32 étant adapté à la longueur du cordon de soudure.