FR2826118A1 - Apparatus to test a sample of a polymer material, for artificial and accelerated aging, comprising a cage with air circulation and an ultra violet lamp mounting to simulate the lighting and temperature conditions of sunlight - Google Patents
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Abstract
Description
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DISPOSITIF D'EXPOSITION A DES RAYONNEMENTS PHOTONIQUES POUR DES ESSAIS DE VIEILLISSEMENT ARTIFICIEL ACCELERE D'ECHANTIULONS ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine Technique
La présente invention concerne le domaine des dispositifs et appareils à source de rayonnements électromagnétiques pour tester le vieillissement accéléré d'échantillons sous l'effet de la lumière, ainsi que d'autres conditions atmosphériques, comme la température, l'humidité ou les précipitations d'eau... Les essais portent en particulier sur la tenue d'échantillons en matériaux polymères qui sont essentiellement sensibles aux rayonnements ultraviolets. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION 1. DEVICE FOR EXPOSURE TO PHOTON RADIATION FOR ACCELERATED ARTIFICIAL AGING TESTS OF SAMPLES
The present invention relates to the field of devices and apparatuses source of electromagnetic radiation for testing the accelerated aging of samples under the effect of light, as well as other atmospheric conditions, such as temperature, humidity or precipitation. 'water ... The tests relate in particular to the keeping of samples of polymer materials which are essentially sensitive to ultraviolet radiation.
2. Etat de la Technique Antérieure
De façon connue, le vieillissement naturel des matériaux à la lumière solaire est simulé en exposant des échantillons à une source de rayonnements électromagnétiques dont la répartition spectrale doit être soigneusement choisie pour obtenir un vieillissement accéléré corrélable à celui constaté dans les conditions naturelles. 2. State of the Prior Art
In a known manner, the natural aging of materials in sunlight is simulated by exposing samples to a source of electromagnetic radiation, the spectral distribution of which must be carefully chosen to obtain accelerated aging correlable to that observed under natural conditions.
On connaît des dispositifs comprenant une rampe fixe de tubes à arc basse pression qui fournissent des rayonnements Devices are known comprising a fixed ramp of low pressure arc tubes which provide radiation.
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ultraviolets. Cette rampe de tubes parallèles est disposée en face des échantillons à tester. ultraviolet. This ramp of parallel tubes is arranged opposite the samples to be tested.
L'inconvénient du rayonnement des tubes à arc basse pression est d'avoir une faible émissivité et un spectre ultraviolet très différent du spectre solaire, ce qui obère les essais. The disadvantage of the radiation from low pressure arc tubes is that they have a low emissivity and an ultraviolet spectrum very different from the solar spectrum, which impedes testing.
Autre inconvénient, ces dispositifs ne permettent pas d'obtenir une exposition homogène des échantillons, si bien que les résultats d'essais ont une mauvaise reproductibilité. Another drawback is that these devices do not make it possible to obtain a uniform exposure of the samples, so that the test results have poor reproducibility.
On connaît des dispositifs utilisant des lampes à arc au Xénon, qui ont l'intérêt de présenter un spectre très proche du spectre solaire, lorsqu'elles sont filtrées convenablement. There are known devices using Xenon arc lamps, which have the advantage of having a spectrum very close to the solar spectrum, when they are properly filtered.
Selon l'état des développements récents de la technique, on peut maintenant adopter de façon équivalente des lampes à vapeur de mercure moyenne pression filtrées, dont le spectre est très riche en rayonnements ultraviolets, et présente un bon équilibre entre les ultraviolets longs, de type U. V. A., et les ultraviolets courts, de type U. V. B., ce qui permet de bien reproduire le vieillissement dû à la lumière solaire. According to the state of recent developments in the art, it is now possible to adopt, in an equivalent manner, filtered medium-pressure mercury vapor lamps, the spectrum of which is very rich in ultraviolet radiation, and has a good balance between long ultraviolet, of the type UVA, and short ultraviolet, UVB type, which allows to reproduce well the aging due to sunlight.
On connaît des appareils d'essais de vieillissement dans lesquels les échantillons sont montés sur un porte-échantillon cylindrique vertical rotatif autour de lampes à arc au Xénon de forme tubulaire disposées verticalement. Aging test apparatuses are known in which the samples are mounted on a vertical cylindrical sample holder rotating around Xenon arc lamps of tubular shape arranged vertically.
La rotation des échantillons autour des lampes au Xénon, permet de régulariser l'exposition au rayonnement. The rotation of the samples around the Xenon lamps makes it possible to regulate the exposure to radiation.
Cependant ces lampes présentent un fort dégagement thermique et il faut prévoir une circulation d'air en circuit ouvert ou en circuit fermé pour maintenir les échantillons à une température contrôlée. However, these lamps have a high thermal release and air circulation in an open or closed circuit must be provided to maintain the samples at a controlled temperature.
Ces appareils ont l'inconvénient d'exposer les échantillons à des températures hétérogènes. These devices have the disadvantage of exposing the samples to heterogeneous temperatures.
En effet, le circuit de ventilation comporte une zone d'aspiration d'air au dessus du porte-échantillons cylindrique qui provoque un flux d'air vertical comme dans une cheminée. Le flux d'air se réchauffe alors en progressant verticalement le long des lampes et des échantillons, si bien que les échantillons disposés Indeed, the ventilation circuit includes an air suction zone above the cylindrical sample holder which causes a vertical air flow as in a chimney. The air flow then heats up progressing vertically along the lamps and samples, so that the samples arranged
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en haut du porte-échantillons se trouvent nécessairement à une température supérieure à celle des échantillons disposés en bas. Des échantillons identiques situés à des hauteurs différentes sont donc soumis à des températures différentes, ce qui affecte encore la reproductibilité des essais. Dans la pratique certains utilisateurs sont contraints d'interrompre les essais pour intervertir les échantillons en cours de test, entre le haut et le bas du porte-échantillons. at the top of the sample holder are necessarily at a temperature higher than that of the samples arranged at the bottom. Identical samples located at different heights are therefore subjected to different temperatures, which further affects the reproducibility of the tests. In practice, some users are forced to interrupt the tests to invert the samples under test, between the top and the bottom of the sample holder.
On connaît aussi des dispositifs comportant une chambre d'essais parallèlépipédique avec des lampes au mercure disposées verticalement aux quatre coins de la chambre, autour d'un petit cylindre rotatif porte-échantillons disposé au centre de la chambre. Les lampes et la face externe des échantillons sont refroidies par une circulation d'air ventilé avec des arrivées d'air ouvertes dans les parois latérales de la chambre et une sortie d'air coiffant tout le cylindre porte-échantillons au plafond de la chambre. There are also known devices comprising a parallelepipedic test chamber with mercury lamps arranged vertically at the four corners of the chamber, around a small rotary cylinder sample holder disposed in the center of the chamber. The lamps and the external face of the samples are cooled by a circulation of ventilated air with air inlets open in the side walls of the chamber and an air outlet covering the entire sample cylinder on the ceiling of the chamber.
Un inconvénient de ce dispositif est de présenter un encombrement excessif par rapport à la faible surface d'échantillons en test. A drawback of this device is that it presents an excessive bulk with respect to the small surface area of samples under test.
Ce dispositif a aussi l'inconvénient de présenter d'importantes pertes d'énergie lumineuse, puisque plus de 75% de la lumière ne se dirige pas directement vers le porte- échantillons. This device also has the disadvantage of having significant losses of light energy, since more than 75% of the light does not go directly to the sample holder.
Consécutivement, ce dispositif présente un mauvais rendement lorsqu'on rapporte l'amortissement du matériel ajouté aux dépenses énergétiques, à la surface d'échantillons en test, ce qui prétérite le coût des essais. Subsequently, this device exhibits poor performance when the amortization of the added material is compared to energy expenditure, on the surface of samples under test, which prejudices the cost of the tests.
Il existe encore des appareils comportant une chambre d'essais rectangulaire dans laquelle est montée une cage porte- échantillons cylindrique, montée à rotation sur un arbre d'entraînement plein. Les échantillons sont longés par un flux d'air laminaire se propageant verticalement entre des ouvertures percées dans l'axe des génératrices du cylindre au plancher et au plafond de la chambre, dans le but d'isoler les échantillons du There are also devices comprising a rectangular test chamber in which is mounted a cylindrical sample holder cage, mounted for rotation on a solid drive shaft. The samples are bordered by a laminar air flow propagating vertically between openings drilled in the axis of the generatrices of the cylinder on the floor and the ceiling of the chamber, in order to isolate the samples from the
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flux d'air chaud issu de la lampe et d'homogénéiser les températures d'essais. flow of hot air from the lamp and homogenize the test temperatures.
Malgré le flux d'air laminaire, cet appareil a toujours l'inconvénient d'exposer les échantillons à des températures différentes, le flux d'air laminaire se réchauffant encore au contact des échantillons exposés au fort rayonnement lumineux. Dans la pratique, les échantillons disposés en haut de la cage sont ainsi exposés à une température supérieure de plusieurs degrés à celle des échantillons disposés en bas de la cage. Despite the laminar air flow, this device still has the disadvantage of exposing the samples to different temperatures, the laminar air flow still heating up in contact with the samples exposed to strong light radiation. In practice, the samples placed at the top of the cage are thus exposed to a temperature several degrees higher than that of the samples placed at the bottom of the cage.
Le brevet EP-0 320 209 décrit ainsi une armoire de test atmosphérique comprenant un rack ou panier porte-échantillons rotatif autour d'un tube lumineux au Xenon disposé verticalement. Patent EP-0 320 209 thus describes an atmospheric test cabinet comprising a rack or basket rotating sample holder around a Xenon light tube arranged vertically.
Les échantillons sont refroidis par un flux d'air laminaire qui longe verticalement les parois internes des échantillons disposés le long des flancs droits du rack. Par économie, le flux d'air a un débit limité. The samples are cooled by a laminar air flow which runs vertically along the internal walls of the samples arranged along the straight sides of the rack. For economy, the air flow has a limited flow.
Cette armoire de test à flux d'air laminaire vertical à faible débit a l'inconvénient de ne pas apporter un refroidissement efficace des échantillons et d'induire des différences de température entre les échantillons disposés en bas et ceux disposés en haut du rack. This low-flow vertical laminar air flow test cabinet has the drawback of not providing effective cooling of the samples and of inducing temperature differences between the samples arranged at the bottom and those arranged at the top of the rack.
Le brevet US-4,760, 748 décrit un autre appareil de test de vieillissement accéléré comprenant également un chassis cylindrique porte-échantillons monté en rotation autour d'un axe vertical et de tubes lumineux, avec un flux d'air laminaire ascendant refroidissant la face interne des échantillons. Le châssis cylindrique comporte des parois pleines percées de deux rangées d'ouvertures pour d'une part, disposer les échantillons, d'autre part former des orifices d'aspiration d'un flux d'air secondaire. US Pat. No. 4,760,748 describes another accelerated aging test apparatus also comprising a cylindrical sample-holder chassis mounted in rotation about a vertical axis and with light tubes, with an upward laminar air flow cooling the internal face. some samples. The cylindrical frame has solid walls pierced with two rows of openings for, on the one hand, arranging the samples, and on the other hand forming suction orifices for a secondary air flow.
En fait, pour le refroidissement, l'appareil comporte un système de circulation d'air à deux flux, avec une colonne d'air principale ascendante, qui monte dans le cylindre porte- échantillons en longeant la face interne des échantillons et un flux d'air secondaire périphérique venant frapper la face externe In fact, for cooling, the apparatus comprises a two-flow air circulation system, with an ascending main air column, which rises in the sample cylinder along the internal face of the samples and a flow of secondary air coming to strike the external face
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des échantillons. Le flux d'air secondaire d'appoint provient d'une source d'air refroidi. Le flux d'air secondaire est créé par un effet d'aspiration provoqué au niveau des orifices du cylindre par l'ascension de la colonne d'air principale. Les orifices ont une obturation variable pour doser le flux d'air secondaire périphérique par rapport au flux d'air principal ascendant. some samples. The secondary make-up air flow comes from a source of cooled air. The secondary air flow is created by a suction effect caused at the cylinder openings by the ascent of the main air column. The orifices have a variable closure for metering the peripheral secondary air flow relative to the ascending main air flow.
L'inconvénient de cet appareil est la complexité et l'encombrement particulièrement élevé de son système de circulation d'air à double flux. The disadvantage of this device is the complexity and the particularly large size of its dual-flow air circulation system.
Autre inconvénient, l'appareil présente un espace de test et une capacité en nombre d'échantillons bien restreints par rapport à l'encombrement volumineux de l'armoire avec son appareillage pour l'évacuation d'air en partie haute, la soufflerie et l'entraînement en rotation en partie basse, ainsi que le système de circulation d'air périphérique et la source d'air froid latérale. Another drawback is that the device has a very limited test space and number of samples compared to the bulky size of the cabinet with its apparatus for the evacuation of air in the upper part, the blower and the drive in rotation at the bottom, as well as the peripheral air circulation system and the lateral cold air source.
Ce système de refroidissement à deux flux d'air a encore l'inconvénient d'induire des différences de température conséquentes entre la face interne irradiée et la face externe refroidie des échantillons. This cooling system with two air flows also has the drawback of inducing substantial temperature differences between the irradiated internal face and the cooled external face of the samples.
On connaît par le document allemand DE-A-32 43 722, un dispositif bien différent d'essais de résistance à la lumière et aux intempéries comprenant une grande enceinte ventilée dans laquelle est disposé un ensemble horizontal comprenant une couronne de tubes lumineux insérées entre deux conduites d'air concentriques horizontales et un tambour porte-échantillons monté en rotation autour des conduites horizontales. Les deux conduites sont reliées à un ventilateur et communiquent entre elles ainsi qu'avec l'extérieur de l'enceinte de sorte que l'air extérieur est insufflé dans la première conduite puis retourne et s'insère dans l'espace entre la première et la seconde conduite pour longer les tubes lumineux en les refroidissant en revenant vers l'extérieur. We know from the German document DE-A-32 43 722, a very different device for resistance to light and weathering including a large ventilated enclosure in which is disposed a horizontal assembly comprising a crown of light tubes inserted between two horizontal concentric air lines and a sample drum rotatably mounted around the horizontal lines. The two pipes are connected to a fan and communicate with each other as well as with the outside of the enclosure so that the outside air is blown into the first pipe then returns and enters the space between the first and the second pipe to go along the light tubes by cooling them while returning towards outside.
Quant aux échantillons disposés sur le tambour externe, ils sont refroidis séparément par un autre flux d'air vertical qui circule dans un circuit doté d'un autre ventilateur et d'un As for the samples placed on the external drum, they are cooled separately by another vertical air flow which circulates in a circuit equipped with another fan and a
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échangeur de refroidissement ainsi qu'éventuellement de moyens de chauffage. cooling exchanger and possibly heating means.
Ce dispositif comporte donc deux systèmes de circulation d'air refroidissant d'une part les échantillons, d'autre part les tubes lumineux. This device therefore comprises two air circulation systems cooling the samples on the one hand, and the light tubes on the other hand.
Dans ce dispositif, les tubes lumineux ainsi qu'un système d'aspersion sont disposés dans des conduites qui les séparent des échantillons, ce qui a l'inconvénient de nuire particulièrement à l'exposition lumineuse des échantillons et à l'efficacité du système. In this device, the light tubes and a sprinkler system are arranged in conduits which separate them from the samples, which has the disadvantage of particularly harming the light exposure of the samples and the efficiency of the system.
Ce dispositif a encore l'inconvénient que le flux d'air vertical qui traverse le tambour porte-échantillons n'apporte pas un refroidissement efficace aux échantillons. This device also has the disadvantage that the vertical air flow which passes through the sample-carrying drum does not provide effective cooling of the samples.
L'objet de la présente invention est de réaliser un dispositif d'exposition à des rayonnements pour tester le vieillissement d'échantillons permettant de soumettre les échantillons à une température et à une irradiation uniformes, sans les inconvénients précités. The object of the present invention is to provide a device for exposure to radiation for testing the aging of samples allowing the samples to be subjected to a uniform temperature and irradiation, without the above-mentioned drawbacks.
L'invention a en particulier pour objectif d'assurer une ventilation efficace des échantillons lors des tests effectués avec le dispositif. The object of the invention is in particular to ensure efficient ventilation of the samples during the tests carried out with the device.
Un autre objectif de l'invention est d'obtenir un dispositif présentant un nombre de lampe et un encombrement réduits. Another objective of the invention is to obtain a device having a reduced number of lamps and a reduced size.
Un autre objectif parallèle de l'invention est d'obtenir un dispositif de conception simple et de rendement lumineux élevé rapporté à la surface d'échantillons exposés de façon à réduire le coût des essais. Another parallel objective of the invention is to obtain a device of simple design and of high luminous efficiency relative to the surface of exposed samples so as to reduce the cost of the tests.
Enfin, l'invention a aussi pour objectif de faciliter la manipulation des échantillons préliminaire aux tests de vieillissement. Finally, the invention also aims to facilitate the handling of the samples preliminary to the aging tests.
EXPOSE SOMMAIRE DE L'INVENTION
Succinctement ces objectifs sont atteints selon l'invention, en réalisant un dispositif comportant une cage porte-échantillons rotative dont l'axe de rotation est de préférence disposé horizontalement, de sorte que les échantillons se trouvent SUMMARY OF THE INVENTION
Briefly, these objectives are achieved according to the invention, by producing a device comprising a rotating sample holder cage, the axis of rotation of which is preferably arranged horizontally, so that the samples are found
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cycliquement dans la partie supérieure, puis dans la partie inférieure de l'enceinte, ce qui permet de s'abstraire des différences de températures inhérentes, et plus essentiellement en prévoyant que le dispositif présente un flux d'air arrivant directement sur la lampe, insufflé par un orifice axial, puis divergeant autour de la lampe et s'évacuant dans le prolongement radial de la cage porte-échantillons, à travers des ouvertures de sorties d'air disposées à la périphérie de la cage, si bien que le flux d'air s'échauffe au contact de la lampe avant d'envelopper les échantillons en élevant puis en régularisant leur température. De préférence, le système de circulation d'air forme un flux d'air tourbillonnaire autour de l'axe de la cage. cyclically in the upper part, then in the lower part of the enclosure, which makes it possible to abstract from the inherent temperature differences, and more essentially by providing that the device has a flow of air arriving directly on the lamp, blown by an axial orifice, then diverging around the lamp and discharging in the radial extension of the sample holder cage, through air outlet openings arranged at the periphery of the cage, so that the flow of air heats up in contact with the lamp before enveloping the samples by raising and then regulating their temperature. Preferably, the air circulation system forms a swirling air flow around the axis of the cage.
Dans le dispositif le flux d'air entre au centre de la cage parallèlement à l'axe, en selon l'invention, ayant essentiellement une composante axiale dans la partie centrale de la cage, puis s'évacue à la périphérie de la cage en arrivant transversalement à l'axe et en ayant essentiellement des composantes tangentielles et/ou radiales à la périphérie de la cage, ce qui assure avantageusement une symétrie et une régularité du flux d'air. In the device, the air flow enters the center of the cage parallel to the axis, according to the invention, having essentially an axial component in the central part of the cage, then evacuates at the periphery of the cage in arriving transversely to the axis and having essentially tangential and / or radial components at the periphery of the cage, which advantageously ensures symmetry and regularity of the air flow.
L'invention est réalisée avec un dispositif d'exposition à des rayonnements photoniques pour des essais de vieillissement artificiel accéléré d'échantillons, comprenant : - une enceinte, - une cage porte-échantillons rotative autour d'un axe destiné à être sensiblement horizontal en fonctionnement, - des moyens pour positionner fixement dans la partie centrale de la cage et pour alimenter électriquement, au moins une lampe à arc de faible puissance de l'ordre de plusieurs dizaines à un milliers de Watts, notamment une lampe à vapeur de mercure ou à vapeur de composé mercuriel, et - un système de circulation d'air comportant un orifice de passage d'air disposé dans le prolongement axial de la partie centrale de la cage et plusieurs ouvertures fixes de passage d'air disposées dans le prolongement radial de la périphérie de la cage, la circulation d'air étant destinée à maintenir les The invention is carried out with a device for exposure to photon radiation for tests of accelerated artificial aging of samples, comprising: - an enclosure, - a sample holder cage rotating around an axis intended to be substantially horizontal in operation, - means for fixedly positioning in the central part of the cage and for electrically supplying at least one low-power arc lamp of the order of several tens to one thousand Watts, in particular a mercury vapor lamp or vapor of mercurial compound, and - an air circulation system comprising an air passage orifice arranged in the axial extension of the central part of the cage and several fixed air passage openings arranged in the radial extension of the periphery of the cage, the air circulation being intended to maintain the
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échantillons dans l'enceinte à une température homogène s'élevant à plusieurs dizaines de degrés Celsius, l'amélioration disposant que des moyens de ventilation insufflent l'air dans l'enceinte à travers l'orifice qui forme un orifice d'arrivée d'air dirigé sensiblement parallèlement à l'axe horizontal, la lampe étant disposée dans le prolongement axial immédiat de l'orifice d'arrivée d'air, de façon à générer un flux d'air arrivant directement sur la lampe et sensiblement parallèle à l'axe dans la partie centrale de la cage, le flux d'air divergeant autour de la lampe et s'évacuant sensiblement perpendiculaire à l'axe par les ouvertures fixes qui forment des ouvertures de sortie d'air, à la périphérie de la cage, si bien que le flux d'air s'échauffe au contact de la lampe, avant d'envelopper les échantillons en élevant puis en régularisant leur température. samples in the enclosure at a uniform temperature amounting to several tens of degrees Celsius, the improvement providing that ventilation means breathe the air into the enclosure through the orifice which forms an inlet orifice for air directed substantially parallel to the horizontal axis, the lamp being arranged in the immediate axial extension of the air intake orifice, so as to generate a flow of air arriving directly on the lamp and substantially parallel to the axis in the central part of the cage, the air flow diverging around the lamp and discharging substantially perpendicular to the axis through the fixed openings which form air outlet openings, at the periphery of the cage, so that the air flow heats up in contact with the lamp, before enveloping the samples by raising and then regulating their temperature.
Avantageusement, le flux d'air divergeant autour de la lampe comporte essentiellement une composante sensiblement parallèle à l'axe, dans la partie centrale de la cage, auprès de la lampe, alors que ledit flux d'air comporte essentiellement des composantes sensiblement perpendiculaires à l'axe, à la périphérie de la cage au niveau des échantillons. Advantageously, the diverging air flow around the lamp essentially comprises a component substantially parallel to the axis, in the central part of the cage, near the lamp, while said air flow essentially comprises components substantially perpendicular to the axis, at the periphery of the cage at the level of the samples.
Avantageusement, le flux d'air entre au centre de la cage parallèlement à l'axe, en ayant essentiellement une composante axiale dans la partie centrale de la cage, puis s'évacue à la périphérie de la cage en arrivant transversalement à l'axe et en ayant essentiellement des composantes tangentielles et/ou radiales à la périphérie de la cage, ce qui assure une symétrie et une régularité du flux d'air. Advantageously, the air flow enters the center of the cage parallel to the axis, having essentially an axial component in the central part of the cage, then evacuates at the periphery of the cage, arriving transversely to the axis. and having essentially tangential and / or radial components at the periphery of the cage, which ensures symmetry and regularity of the air flow.
Avantageusement, l'ensemble des moyens de positionnement et d'alimentation de la lampe, des moyens de ventilation et de circulation d'air et des moyens d'entrainement en rotation de la cage sont disposés dans une même partie axiale du dispositif. Advantageously, all of the means for positioning and supplying the lamp, ventilation and air circulation means and means for driving the cage in rotation are disposed in the same axial part of the device.
Avantageusement, l'ensemble des moyens de positionnement et d'alimentation de la lampe, des moyens de ventilation et de circulation d'air et des moyens d'entraînement en rotation de la Advantageously, all of the means for positioning and supplying the lamp, means for ventilation and air circulation and means for driving in rotation the
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cage sont disposés en ligne suivant l'axe horizontal du dispositif. cage are arranged in line along the horizontal axis of the device.
De préférence, la cage est montée en rotation sur un moyeu évidé axialement, le flux d'air étant insufflé dans l'évidement axial du moyeu. Preferably, the cage is rotatably mounted on an axially hollowed hub, the air flow being blown into the axial recess of the hub.
De préférence, le système de circulation d'air comporte des moyens de ventilation disposés dans la lumière d'évidement du moyeu, de façon à y insuffler l'air en direction de l'enceinte. Preferably, the air circulation system comprises ventilation means arranged in the recess of the hub, so as to inject air therein in the direction of the enclosure.
De préférence, le système de circulation d'air est en circuit ouvert, ce qui permet avantageusement d'aspirer directement l'air frais du laboratoire. Preferably, the air circulation system is in an open circuit, which advantageously makes it possible to directly draw in the fresh air from the laboratory.
Alternativement, le système de circulationd d'air peut fonctionner en circuit fermé. Alternatively, the air circulation system can operate in a closed circuit.
De préférence, le système de circulation d'air comporte une série de plusieurs ouvertures fixes de sorties d'air disposées régulièrement à la périphérie de la cage avec une symétrie de révolution autour de l'axe, chaque ouverture fixe étant orientée dans une direction comprise entre la direction radiale et la direction tangentielle à la périphérie de la cage. Une conduite d'évacuation d'air est disposée dans le prolongement axial de la partie centrale de la cage, la conduite étant orientée dans une direction parallèle à l'axe. Preferably, the air circulation system comprises a series of several fixed air outlet openings regularly arranged at the periphery of the cage with a symmetry of revolution about the axis, each fixed opening being oriented in a direction included. between the radial direction and the tangential direction at the periphery of the cage. An air discharge pipe is arranged in the axial extension of the central part of the cage, the pipe being oriented in a direction parallel to the axis.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'enceinte cylindrique comporte des ouïes de sortie d'air disposées sensiblement à la périphérie de la cage, chaque ouïe de sortie d'air étant dirigée non-radialement. Il est prévu que chaque ouïe de sortie d'air a une profondeur, une ouverture et un angle d'inclinaison par rapport à la direction radiale, tels que le rayonnement de chaque lampe positionnée dans la partie centrale de la cage ne traverse pas l'ouïe et ne s'échappe pas directement hors de l'enceinte. According to the preferred embodiment of the invention, the cylindrical enclosure comprises air outlet openings disposed substantially at the periphery of the cage, each air outlet opening being directed non-radially. It is intended that each air outlet opening has a depth, an opening and an angle of inclination with respect to the radial direction, such that the radiation from each lamp positioned in the central part of the cage does not pass through the hearing and does not escape directly outside the enclosure.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la cage comporte des éléments centraux et des éléments périphériques s'étendant dans la direction axiale et reliés par des éléments According to the preferred embodiment of the invention, the cage comprises central elements and peripheral elements extending in the axial direction and connected by elements
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radiaux, les éléments centraux et périphériques s'étendant dans un seul demi-espace délimité par les éléments radiaux. radial, the central and peripheral elements extending in a single half-space delimited by the radial elements.
Selon le mode de réalisation préféré, la cage comporte des éléments circulaires de diamètres différents permettant de disposer des échantillons sous des angles d'exposition différents. According to the preferred embodiment, the cage comprises circular elements of different diameters making it possible to arrange the samples under different exposure angles.
Selon une alternative avantageuse, les éléments centraux de la cage se développent en hélices autour de l'axe. According to an advantageous alternative, the central elements of the cage develop in helices around the axis.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la cage est reliée au moyeu par un mécanisme d'entraînement débrayable, permettant une rotation libre de la cage. According to the preferred embodiment of the invention, the cage is connected to the hub by a disengageable drive mechanism, allowing free rotation of the cage.
De façon avantageuse, le mécanisme comporte des moyens de débrayage en rotation sous l'effet d'un couple axial limite entre la cage et le moyeu. Advantageously, the mechanism includes means for disengaging in rotation under the effect of a limit axial torque between the cage and the hub.
De façon avantageuse, le mécanisme comporte des moyens de débrayage ou de dé-solidarisation en translation sous l'effet d'un effort axial limite entre la cage et le moyeu. Advantageously, the mechanism includes declutching or de-securing means in translation under the effect of a limited axial force between the cage and the hub.
Selon une alternative de réalisation, le disposif comporte un réservoir d'eau disposé pour baigner une partie de la cage. According to an alternative embodiment, the device comprises a water tank arranged to bathe part of the cage.
De préférence, un capteur de température est disposé fixement à l'intérieur de l'enceinte suivant un emplacement proche de la périphérie de la cage rotative porte-échantillons. Preferably, a temperature sensor is fixedly arranged inside the enclosure at a location close to the periphery of the rotating sample holder cage.
Il est prévu qu'un circuit d'asservissement contrôle la température en fonction d'une mesure et d'une consigne de température, en agissant sur l'alimentation électrique de la lampe et/ou sur la marche des moyens de ventilation. Il est prévu que le circuit d'alimentation électrique comporte un ballast pour réguler le courant d'alimentation d'une lampe à vapeur de Mercure moyenne pression. It is intended that a control circuit controls the temperature as a function of a temperature measurement and setpoint, by acting on the electric supply of the lamp and / or on the operation of the ventilation means. It is expected that the electrical supply circuit includes a ballast to regulate the supply current of a medium pressure Mercury vapor lamp.
Selon une variante, le système de circulation d'air comporte des moyens de chauffage du flux d'air. selon une autre variante, le système de circulation d'air comporte des moyens de réfrigération du flux d'air. According to a variant, the air circulation system comprises means for heating the air flow. according to another variant, the air circulation system comprises means for refrigerating the air flow.
L'invention porte également sur un procédé de test de vieillissement d'échantillons ayant la particularité de mettre en oeuvre un tel dispositif d'exposition à des rayonnements. The invention also relates to a method for testing the aging of samples having the particularity of using such a device for exposure to radiation.
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BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres objectifs, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple nonlimitatif, description intégrant les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1A représente schématiquement une vue en coupe axiale de dispositif d'exposition à des rayonnements selon l'invention, - la figure 1B représente schématiquement une vue de face en coupe transversale du dispositif selon l'invention, - Les figures 2B, 2A et 2C représentent des vues d'une réalisation de dispositif selon l'invention, avec capot escamoté, la figure
2A montrant le dispositif sans capot et sans porte-lampe, vu en coupe axiale, la figure 2B montrant le capot escamoté, en vue de trois quart vers l'intérieur, la figure 2C montrant la chaîne cinématique du dispositif, vue en coupe transversale vers l'arrière suivant le tracé C-C de la figure 2A. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Other objectives, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of an embodiment, given solely by way of nonlimiting example, description integrating the appended drawings in which: - Figure 1A schematically shows a view in axial section of a device for exposure to radiation according to the invention, - Figure 1B schematically shows a front view in cross section of the device according to the invention, - Figures 2B, 2A and 2C represent views of an embodiment of a device according to the invention, with the cover retracted, FIG.
2A showing the device without cover and without lamp holder, seen in axial section, FIG. 2B showing the retracted cover, with a view to three quarters inwards, FIG. 2C showing the kinematic chain of the device, seen in cross section towards the rear following the line CC in FIG. 2A.
- les figures 3A et 3B représentent en vue latérale et en coupe transversale les détails d'une forme de réalisation avantageuse de capot pour dispositif selon l'invention, - les figures 4A, 4B et 4C représentent en vue latérale, en vue de face et en vue cavalière une forme de réalisation avantageuse de cage porte-échantillons pour dispositif selon l'invention, - la figure SA représente une vue en demi-coupe axiale et en demi- profil d'une réalisation avantageuse de mécanisme d'entraînement débrayable pour cage porte-échantillons de dispositif selon
1'invention, - la figure 5B représente une vue en demi-coupe transversale et de face du mécanisme d'entraînement débrayable de la figure 5A, et - la figure 6 représente un schéma de principe de circuit d'alimentation électrique et d'asservissement en température pour dispositif selon l'invention. - Figures 3A and 3B show in side view and in cross section the details of an advantageous embodiment of the cover for a device according to the invention, - Figures 4A, 4B and 4C show in side view, in front view and in side view an advantageous embodiment of a sample holder cage for a device according to the invention, - Figure SA represents a view in axial half-section and in half profile of an advantageous embodiment of a disengageable drive mechanism for a cage device sample holder according to
The invention, - Figure 5B shows a cross-sectional and front view of the disengageable drive mechanism of Figure 5A, and - Figure 6 shows a block diagram of the power supply and servo circuit in temperature for device according to the invention.
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DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE
Sur les figures 1 à 5, il apparaît clairement que le dispositif selon l'invention est, de préférence, globalement circulaire et symétrique de révolution autour d'un axe H-H destiné à être disposé avantageusement dans une direction horizontale. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
In FIGS. 1 to 5, it is clear that the device according to the invention is preferably generally circular and symmetrical in revolution around an axis HH intended to be advantageously arranged in a horizontal direction.
Dans la description du mode de réalisation et de fonctionnement ci-après, on considérera pour simplifier que le dispositif est symétrique de révolution autour de l'axe H-H, des géométries plus complexes pouvant être envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention. In the description of the embodiment and operation below, it will be considered for simplicity that the device is symmetrical of revolution about the HH axis, more complex geometries which can be envisaged by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
La figure 1A montre ainsi que le dispositif selon l'invention comporte une enceinte 3,30 cylindrique et circulaire. FIG. 1A thus shows that the device according to the invention comprises a 3.30 cylindrical and circular enclosure.
Alternativement, le dispositif peut comporter une enceinte cylindrique mais de section carrée, rectangulaire ou autre. Alternatively, the device may include a cylindrical enclosure but of square, rectangular or other section.
L'enceinte comporte un capot 30 amovible de préférence en forme de cuve, qui vient se fixer hermétiquement sur une platine 3 fixe. The enclosure comprises a removable cover 30 preferably in the form of a tank, which is fixed hermetically on a fixed plate 3.
L'enceinte 3,30 contient une cage porte-échantillons 40 de forme circulaire qui peut être réalisée selon l'exemple des figures 1A ? 2A et 4, à partir d'une armature de tiges métalliques 41 à 48 cintrées en forme d'éléments circulaires 41,43, 45,47, 49 et d'éléments recourbés 48 disposés en quartiers et solidarisés entre eux. The enclosure 3.30 contains a sample holder cage 40 of circular shape which can be produced according to the example of FIGS. 1A? 2A and 4, from an armature of metal rods 41 to 48 curved in the form of circular elements 41, 43, 45, 47, 49 and curved elements 48 arranged in quarters and secured to one another.
La cage 40 est solidarisée avec un moyeu 50-51, par l'intermédiaire d'une pièce d'entraînement circulaire 49 et d'un mécanisme débrayable 55,56, 57,58, 59. The cage 40 is secured to a hub 50-51, by means of a circular drive part 49 and a disengageable mechanism 55.56, 57.58, 59.
Le moyeu 50-51 est monté en rotation, éventuellement sur roulement 5 à billes ou à rouleaux, sur la ou les platines 2-3 qui offrent un support fixe. The hub 50-51 is mounted in rotation, possibly on ball or roller bearing 5, on the plate or plates 2-3 which offer a fixed support.
Le moyeu 50 est entraîné en rotation par une chaîne cinématique comportant un moteur désaxé 20 relié par une transmission 21,22 à engrenage ou à chaîne. The hub 50 is driven in rotation by a kinematic chain comprising an offset motor 20 connected by a gear or chain transmission 21, 22.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le moyeu 50-51 est complètement évidé axialement, l'évidement formant une conduite d'arrivée de flux d'air entrant en direction de l'enceinte. According to the preferred embodiment of the invention, the hub 50-51 is completely axially hollowed out, the hollow forming an inlet duct for the flow of air entering in the direction of the enclosure.
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De même selon le mode de réalisation préféré, la partie centrale de la cage porte-échantillons 40 est évidée, aucune tige de l'armature n'apparaissant dans la partie centrale 45,46, 47 de
la cage qui correspond à la prolongation de la partie évidée du moyeu 50. Similarly, according to the preferred embodiment, the central part of the sample holder cage 40 is hollowed out, no rod of the armature appearing in the central part 45, 46, 47 of
the cage which corresponds to the extension of the hollowed out part of the hub 50.
En effet, l'invention prévoit de disposer fixement une ou des lampes 10 à rayonnement électromagnétique dans la partie centrale de la cage rotative 40. Indeed, the invention provides for fixedly placing one or more lamps 10 with electromagnetic radiation in the central part of the rotary cage 40.
La ou les lampes 10 sont raccordées, c'est-à-dire fixées et alimentées électriquement, directement par l'intermédiaire d'une pièce axiale 15 ayant des branches radiales 16,17 en forme d'aster reliée à la platine 2 de support fixe, ou indirectement par l'intermédiaire du corps 18 du ventilateur 1. The lamp or lamps 10 are connected, that is to say fixed and electrically supplied, directly by means of an axial part 15 having radial branches 16, 17 in the form of an aster connected to the support plate 2 fixed, or indirectly through the body 18 of the fan 1.
Si une seule lampe à ultraviolet 10 équipe le dispositif selon l'invention, il est préférable que la lampe 10, généralement tubulaire ou symétrique de révolution soit positionnée dans la partie centrale 45,46, 47 de la cage, l'axe de la lampe étant disposé dans l'axe H-H de la cage 40. If a single ultraviolet lamp 10 equips the device according to the invention, it is preferable that the lamp 10, generally tubular or symmetrical of revolution, is positioned in the central part 45, 46, 47 of the cage, the axis of the lamp being arranged in the axis HH of the cage 40.
Si deux ou plusieurs lampes équipent le dispositif selon l'invention, il est préférable que les lampes soient disposées symétriquement autour de l'axe de la cage et parallèlement audit axe H-H. If two or more lamps are fitted to the device according to the invention, it is preferable for the lamps to be arranged symmetrically around the axis of the cage and parallel to said axis H-H.
De façon particulièrement avantageuse, la disposition de la ou des lampes 10 dans la partie centrale de la cage porte- échantillons 40 sur ou autour de l'axe de rotation H-H, permet d'exposer les échantillons en rotation à un flux de lumière, parfaitement homogène (à condition que les échantillons soient disposés parallèlement et à la même distance radiale de l'axe). In a particularly advantageous manner, the arrangement of the lamp or lamps 10 in the central part of the sample holder cage 40 on or around the axis of rotation HH, makes it possible to expose the samples in rotation to a flow of light, perfectly homogeneous (provided that the samples are arranged parallel and at the same radial distance from the axis).
Il est encore prévu, selon le mode de réalisation préféré de l'invention, que le dispositif comporte des moyens d'insufflation d'air 1 disposés dans le prolongement de l'évidement du moyeu 50. It is also provided, according to the preferred embodiment of the invention, that the device comprises air blowing means 1 arranged in the extension of the recess of the hub 50.
On peut prévoir de monter un ventilateur 18 dans le prolongement arrière de l'évidement du moyeu 50 pour aspirer l'air extérieur et refouler le flux d'air à l'intérieur de l'enceinte 30 à travers la conduite d'air creusée dans le moyeu 50. Provision may be made to mount a fan 18 in the rear extension of the recess in the hub 50 to suck in the outside air and discharge the air flow inside the enclosure 30 through the air duct dug in the hub 50.
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Le ventilateur 18 peut être fixé sur la platine arrière 2 fixe. The fan 18 can be fixed on the fixed rear plate 2.
Selon l'exemple de réalisation des figures 1A et 2A, il est prévu de monter deux ventilateurs 18 et 19 en série à l'arrière de l'évidement du moyeu 50. Le second ventilateur forme avantageusement un ventilateur d'appoint ou de secours. According to the embodiment of FIGS. 1A and 2A, provision is made to mount two fans 18 and 19 in series behind the recess of the hub 50. The second fan advantageously forms an auxiliary or emergency fan.
L'intérêt de cette disposition est d'augmenter la puissance sur plusieurs niveaux et d'augmenter la fiabilité en cas de défaillance d'un ventilateur. The advantage of this arrangement is to increase the power on several levels and to increase reliability in the event of a fan failure.
Cette disposition permet d'insérer un filtre à air (non représenté) destiné à retenir les particules entraînées par le flux d'air avant d'arriver dans l'enceinte 30. This arrangement makes it possible to insert an air filter (not shown) intended to retain the particles entrained by the air flow before arriving in the enclosure 30.
De façon avantageuse, les parties centrales de la cage 40 et du moyeu 50, ainsi que leurs prolongements sont complètement dégagés, à l'exception du porte-lampe 15, pour laisser passer librement le flux d'air. Advantageously, the central parts of the cage 40 and of the hub 50, as well as their extensions, are completely free, with the exception of the lamp holder 15, to allow the air flow to pass freely.
Ainsi, selon l'invention l'arrivée du flux d'air se fait dans la direction axiale H-H au centre de la cage 40, le dispositif comportant avantageusement une cage 40 et un moyeu 50 dont la partie centrale est complètement évidée. Thus, according to the invention, the arrival of the air flow takes place in the axial direction H-H at the center of the cage 40, the device advantageously comprising a cage 40 and a hub 50, the central part of which is completely hollowed out.
D'autre part, l'invention prévoit de disposer des ouvertures d'évacuation d'air 31,32, 33,..., 36,37, 38 à la périphérie de la cage 40. On the other hand, the invention provides for having air discharge openings 31, 32, 33, ..., 36, 37, 38 at the periphery of the cage 40.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'enceinte cylindrique 30 comporte ainsi des ouïes 31 à 38, c'est- à-dire des ouvertures de sortie d'air, percées sur le pourtour cylindrique ou quasi-cylindrique (légèrement conique), du capot 30 ou plus généralement de l'enceinte. According to the preferred embodiment of the invention, the cylindrical enclosure 30 thus comprises openings 31 to 38, that is to say air outlet openings, drilled on the cylindrical or quasi-cylindrical periphery (slightly conical), of the cover 30 or more generally of the enclosure.
Lors des tests, il est prévu de disposer les échantillons E à la périphérie de la cage, en les fixant sur les éléments circulaires 41 de l'armature de la cage, notamment à l'aide de pinces. During the tests, it is planned to arrange the samples E at the periphery of the cage, by fixing them to the circular elements 41 of the frame of the cage, in particular using pliers.
On considère communément que les échantillons sont découpés en plaques ou en cartes, de forme planaire en général, si bien que les échantillons viennent occuper des surfaces sécantes ou It is commonly considered that the samples are cut into plates or cards, generally planar, so that the samples occupy intersecting surfaces or
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tangentielles à la périphérie de la cage circulaire 40, comme illustré figure 1B. tangential to the periphery of the circular cage 40, as illustrated in FIG. 1B.
En fonctionnement, les échantillons E sont donc en position tangentielle ou sécante à la périphérie de la cage 40, la cage est mise en rotation et les moyens 1 d'insufflation d'air amorcent un flux d'arrivée d'air dans l'axe H-H de la cage 40, de la lampe 10 et du moyeu 50. In operation, the samples E are therefore in a tangential or secant position at the periphery of the cage 40, the cage is rotated and the air blowing means 1 initiate an air flow in the axis HH of the cage 40, of the lamp 10 and of the hub 50.
Suivant le perfectionnement de l'invention, l'air arrive donc directement sur la lampe en suivant une direction axiale, donc sensiblement horizontalement avant d'atteindre la partie centrale de la cage 45, 46, 47. According to the improvement of the invention, the air therefore arrives directly on the lamp in an axial direction, therefore substantially horizontally before reaching the central part of the cage 45, 46, 47.
Le flux d'air refroidit alors avantageusement la lampe à arc dont la température atteint couramment un température de l'ordre d'une à quelques centaines de degrés Celsius. The air flow then advantageously cools the arc lamp, the temperature of which commonly reaches a temperature of the order of one to a few hundred degrees Celsius.
Il est possible d'adopter avantageusement des lampes à vapeur de Mercure moyenne pression ou encore des lampes dites H. M. I., (abréviation de l'anglais "Metal Halide"), c'est à dire des lampes à arc dont la vapeur est formée d'un alliage ou d'un composé d'halogènure métallique, notamment d'iodure et de mercure. It is possible to advantageously adopt medium pressure Mercury vapor lamps or also so-called HMI lamps (abbreviation for "Metal Halide"), that is to say arc lamps whose vapor is formed of an alloy or a compound of metal halide, in particular of iodide and mercury.
Ces lampes ont l'avantage majeur de fonctionner à faible puissance relativement aux lampes à Arc ou Xenon. Les ampoules de lampes à vapeur de Mercure ou de composés Mercuriel ont des dimensions réduites et existent avec des culots compatibles sur les douilles E40, suivant le standard européen très répandu qui accepte aussi les lampes au Sodium et les lampes à incandescence classiques. These lamps have the major advantage of operating at low power compared to Arc or Xenon lamps. The bulbs of Mercury vapor lamps or Mercurial compounds have reduced dimensions and exist with compatible sockets on E40 sockets, according to the very common European standard which also accepts Sodium lamps and conventional incandescent lamps.
Consécutivement le flux d'air arrivant dans l'enceinte se réchauffe au contact de la lampe 10 en absorbant la puissance calorique dégagée, ce qui permet d'atteindre couramment des températures moyennes de l'ordre de plusieurs dizaines à une ou deux centaines de degrés Celsius. Subsequently the air flow arriving in the enclosure heats up in contact with the lamp 10 by absorbing the calorific power released, which commonly makes it possible to reach average temperatures of the order of several tens to one or two hundred degrees Celsius.
Typiquement, dans les conditions ambiantes d'un laboratoire à 28 C, le flux d'air extérieur entrant dans l'enceinte peut ainsi s'échauffer au contact de la lampe pour atteindre une température de l'ordre de quelques dizaines à une centaine de degrés Celsius. Typically, under the ambient conditions of a laboratory at 28 ° C., the flow of outside air entering the enclosure can thus heat up in contact with the lamp to reach a temperature of the order of several tens to one hundred degrees Celsius.
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Ce résultat constitue un avantage majeur de l'invention, car les normes de test de photovieillissement préconisent d'effectuer les essais polymères en les portant à des températures d'environ 630C ou de 830C ou encore entre 800C et 1000C pour se replacer dans des conditions proches de celles régnant dans l'habitacle d'un véhicule automobile exposé au soleil. This result constitutes a major advantage of the invention, because the photoaging test standards recommend carrying out the polymer tests by bringing them to temperatures of around 630C or 830C or even between 800C and 1000C to replace themselves in conditions close to those prevailing in the passenger compartment of a motor vehicle exposed to the sun.
L'avantage primordial de l'invention est de fournir ainsi un système de circulation d'air simple qui combine l'évacuation de la chaleur dégagée par la lampe avec la régulation de la température des échantillons en les portant à une température optimale pour accélérer les tests d'échantillons polymères puis en maintenant étroitement cette valeur de température, une fois le régime de fonctionnement établi. The primary advantage of the invention is thus to provide a simple air circulation system which combines the evacuation of the heat given off by the lamp with the regulation of the temperature of the samples by bringing them to an optimal temperature to accelerate the testing of polymer samples and then closely maintaining this temperature value, once the operating regime is established.
Il faut noter que le dispositif met en oeuvre des lampes de faible puissance de l'ordre de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de Watts, typiquement 250W ou 400W, si bien que la quantité d'énergie calorique à évacuer est relativement faible, que la température reste stable. It should be noted that the device implements low-power lamps of the order of several tens to several hundred Watts, typically 250W or 400W, so that the amount of caloric energy to be removed is relatively low, that the temperature stay fixed.
Comparativement les dispositifs de l'état de la technique utilisant des lampes à arc au Xénon ou des torches à arc au Carbone ont un faible rendement, ce qui nécessite une puissance électrique élevée et d'imposants équipements de refroidissement qui provoquent inmanquablement une instabilité et de fortes variations de température d'échantillons au cours de test. Comparatively, the devices of the state of the art using Xenon arc lamps or Carbon arc torches have a low efficiency, which requires a high electrical power and large cooling equipment which inevitably cause instability and large variations in sample temperature during testing.
L'adoption de lampes à arc faible puissance, comme les lampes à vapeur de Mercure moyenne pression, permet avantageusement d'effectuer un refroidissement par air de la lampe et de réutiliser directement ce flux d'air réchauffé pour amener et maintenir les échantillons à la tempéraure de test. The adoption of low-power arc lamps, such as medium-pressure Mercury vapor lamps, advantageously makes it possible to perform air cooling of the lamp and to directly reuse this flow of heated air to bring and maintain the samples at the test temperature.
L'invention prévoit ainsi que le flux d'air diverge autour de la lampe en direction perpendiculaire à l'axe H-H pour rejoindre directement les échantillons et les tempérer. The invention thus provides that the air flow diverges around the lamp in a direction perpendicular to the H-H axis to directly join the samples and temper them.
Il est prévu que le flux d'air s'évacue alors par les sorties d'air à la périphérie de l'enceinte 30. En s'échappant, le flux d'air vient frapper les échantillons E orthogonalement ou It is expected that the air flow will then be evacuated by the air outlets at the periphery of the enclosure 30. By escaping, the air flow will strike the samples E orthogonally or
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avec un angle d'incidence par rapport à leur plan, comme illustré figure 1B. with an angle of incidence relative to their plane, as illustrated in FIG. 1B.
De façon avantageuse, l'incidence du flux d'air sur les échantillons E améliore les échanges thermiques. Advantageously, the incidence of the air flow on the samples E improves the heat exchanges.
Contrairement aux dispositifs de l'état de la technique, les échantillons E ne sont donc pas longés par un flux d'air laminaire, mais sont soumis à un flux d'air incident et tourbillonnaire. Unlike the devices of the state of the art, the samples E are therefore not bordered by a laminar air flow, but are subjected to an incident and vortex air flow.
Dans le cadre de certaines réalisations, le flux de sortie d'air peut être strictement radial au niveau des échantillons E disposés à la périphérie de la cage 40. In the context of certain embodiments, the air outlet flow can be strictly radial at the level of the samples E placed at the periphery of the cage 40.
Ce cas se présente en particulier lorsque chaque ouïe de sortie d'air 31,32, 33,... est percée radialement dans la partie cylindrique de l'enceinte 30, à condition que la vitesse de rotation de la cage 40 ne modifie pas la circulation d'air. This case arises in particular when each air outlet opening 31, 32, 33, ... is drilled radially in the cylindrical part of the enclosure 30, provided that the rotation speed of the cage 40 does not modify air circulation.
Dans le cadre d'autres réalisations, le flux d'entrée d'air à la périphérie de la cage porte-échantillons 40, comporte à la fois une composante radiale et une composante tangentielle, si bien que les échantillons sont soumis à un flux d'air ayant un certain angle d'incidence. In the context of other embodiments, the air inlet flow at the periphery of the sample holder cage 40 includes both a radial component and a tangential component, so that the samples are subjected to a flow of air with a certain angle of incidence.
Dans le mode de réalisation préféré, il est ainsi prévu de percer des ouïes non-radiales 31 à 38 à la périphérie de l'enceinte cylindrique 30. In the preferred embodiment, provision is therefore made to pierce non-radial vents 31 to 38 at the periphery of the cylindrical enclosure 30.
Les figures 3A et 3B montrent ainsi que le pourtour quasicylindrique du capot 30 de l'enceinte est entaillé par de fines ouvertures 31,32, 33,..., 36,37, 38 formant des fentes tracées axialement, ces fentes ayant la particularité de ne pas s'enfoncer suivant un plan radial, mais suivant une direction oblique par rapport à la direction radiale ; à la limite les ouvertures 31 à 38 peuvent être quasiment tangentielles à la partie circulaire du capot 30. FIGS. 3A and 3B thus show that the quasi-cylindrical periphery of the cover 30 of the enclosure is notched by fine openings 31, 32, 33, ..., 36, 37, 38 forming slots axially traced, these slots having the particularity not to sink in a radial plane, but in an oblique direction relative to the radial direction; at the limit, the openings 31 to 38 can be almost tangential to the circular part of the cover 30.
De façon avantageuse, les ouïes obliques 31 à 38 permettent au flux d'entrée d'air d'avoir des composantes tangentielles et radiales au niveau des échantillons E disposés à la périphérie de la cage 40. Advantageously, the oblique openings 31 to 38 allow the air inlet flow to have tangential and radial components at the level of the samples E arranged at the periphery of the cage 40.
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La circulation d'air est ainsi avantageusement analogue à un mouvement d'anticyclone autour de l'axe de la cage, ce qui assure des échanges thermiques optimums au niveau des échantillons. The air circulation is thus advantageously analogous to an anticyclone movement around the axis of the cage, which ensures optimum heat exchanges at the level of the samples.
Un autre avantage essentiel de la disposition oblique des ouïes d'entrée d'air 31 à 38 à la périphérie de l'enceinte cylindrique 30 est d'obturer la sortie directe des rayonnements de la lampe 10 tout en permettant le passage de l'air de façon analogue au voletage d'un store ou d'un volet. Another essential advantage of the oblique arrangement of the air intake vents 31 to 38 at the periphery of the cylindrical enclosure 30 is to block the direct exit of the radiation from the lamp 10 while allowing the passage of air. similar to the rolling of a blind or shutter.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, chaque fente d'ouïe 31 a une ouverture réduite, mais un angle d'inclinaison élevé par rapport à la direction radiale ainsi qu'une profondeur élevée, de sorte que le rayonnement direct de chaque lampe 10 positionnée dans la partie centrale de la cage ne traverse pas l'ouïe 31 et ne s'échappe pas de l'enceinte. In the preferred embodiment of the invention, each ear slit 31 has a reduced opening, but a high angle of inclination relative to the radial direction as well as a high depth, so that the direct radiation from each lamp 10 positioned in the central part of the cage does not pass through the opening 31 and does not escape from the enclosure.
D'autre part, il est prévu optionnellement, comme illustré sur la figure 2A, que le capot 30 comporte un hublot central 39 en verre anti-U. V.. On the other hand, it is optionally provided, as illustrated in FIG. 2A, that the cover 30 comprises a central porthole 39 made of anti-U glass. V ..
Ce hublot 39 dont le verre coupe les rayonnements ultraviolets permet avantageusement d'observer les échantillons en cours de test, en évitant les rayonnements nocifs de la lampe. This porthole 39, the glass of which cuts off ultraviolet radiation advantageously makes it possible to observe the samples being tested, avoiding harmful radiation from the lamp.
De façon avantageuse, la partie centrale du hublot 39 peut être masquée par une pièce centrale 391 fixée au capot 30 par des branches radiales en forme d'aster comme le montre la figure 2B. Advantageously, the central part of the porthole 39 can be masked by a central part 391 fixed to the cover 30 by radial branches in the form of an aster as shown in FIG. 2B.
Le capot 30 est réalisé de préférence en tôle, par emboutissage, ce qui donne un capot de forme légèrement conique, quasi-cylindrique. The cover 30 is preferably made of sheet metal, by stamping, which gives a cover of slightly conical shape, almost cylindrical.
Une telle réalisation légère a l'avantage de limiter le prix de l'équipement et des investissements de tests de vieillissement. Such a light realization has the advantage of limiting the price of the equipment and investments in aging tests.
Les figures 4A et 4B montrent que la cage 40 du dispositif est réalisée préférence à partir de fils ou de tiges métalliques semi-rigides 41 à 48. FIGS. 4A and 4B show that the cage 40 of the device is preferably produced from semi-rigid metallic wires or rods 41 to 48.
Le principal avantage d'une telle réalisation est de limiter le poids de la cage 40, donc le dimensionnement du moteur d'entraînement 20. The main advantage of such an embodiment is to limit the weight of the cage 40, therefore the dimensioning of the drive motor 20.
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Une telle réalisation facilite également la circulation d'air et la manipulation des échantillons. Such an embodiment also facilitates the circulation of air and the handling of the samples.
Cette réalisation légère a aussi l'avantage de limiter le coût de l'équipement. This light realization also has the advantage of limiting the cost of the equipment.
Dans la première forme de réalisation, illustrée sur les figures 1A, 1B et 2A, la cage 40 a une armature particulière en forme de parapluie. In the first embodiment, illustrated in FIGS. 1A, 1B and 2A, the cage 40 has a particular frame in the form of an umbrella.
L'armature est formée de tiges recourbées 48 disposées en quartier suivant des plans radiaux de façon à rayonner autour de la partie centrale évidée de la cage 40. The frame is formed of curved rods 48 arranged in a quarter along radial planes so as to radiate around the hollowed-out central part of the cage 40.
Comme le montre la figure 4A, chaque tige recourbée 48 comporte un brin central 46 s'étendant parallèlement à l'axe H-H à la limite de la partie centrale évidée de la cage 40. Le brin central 46 se prolonge par un brin 44 s'étendant dans la direction radiale à l'opposé du centre. Le brin radial 44 est lui-même relié ou prolongé par un brin périphérique 42 parallèle à l'axe, qui délimite la périphérie de la cage 40. As shown in FIG. 4A, each curved rod 48 comprises a central strand 46 extending parallel to the axis HH at the limit of the hollowed-out central part of the cage 40. The central strand 46 is extended by a strand 44 s' extending in the radial direction opposite the center. The radial strand 44 is itself connected or extended by a peripheral strand 42 parallel to the axis, which delimits the periphery of the cage 40.
La particularité de l'armature de cage 40 des figures 1A à 2A est que le brin central 46 et le brin périphérique 42 de chaque tige recourbée 48 sont situées dans le même demi-espace délimité par le plan défini par les brins radiaux 44. Chaque tige recourbée 48 a donc une forme de crochet. The characteristic of the cage frame 40 of FIGS. 1A to 2A is that the central strand 46 and the peripheral strand 42 of each curved rod 48 are located in the same half-space delimited by the plane defined by the radial strands 44. Each curved rod 48 therefore has a hook shape.
Par la suite, des tiges circulaires 41 et 43 sont fixées, notamment par soudure, sur les brins périphériques 42 des tiges recourbées 48 pour former l'armature de la cage circulaire 40. De même, des tiges circulaires de petit diamètre 45 et 47 peuvent être solidarisées avec les brins centraux 46 des tiges recourbées 48 pour achever la formation de l'armature et augmenter avantageusement la rigidité de la cage circulaire 40. Subsequently, circular rods 41 and 43 are fixed, in particular by welding, on the peripheral strands 42 of curved rods 48 to form the frame of the circular cage 40. Similarly, circular rods of small diameter 45 and 47 can be secured to the central strands 46 of the curved rods 48 to complete the formation of the frame and advantageously increase the rigidity of the circular cage 40.
De préférence, suivant la forme de réalisation illustrée sur les figures 1A et 2A, la cage comporte des éléments circulaires 41 et 43 de diamètres différents pour constituer une armature multipositions pour les échantillons. Ainsi, des échantillons plans peuvent être positionnées parfaitement parallèle à l'axe H-H en les fixant aux éléments 41 de même diamètre ou bien en position Preferably, according to the embodiment illustrated in FIGS. 1A and 2A, the cage comprises circular elements 41 and 43 of different diameters to constitute a multi-position frame for the samples. Thus, flat samples can be positioned perfectly parallel to the H-H axis by fixing them to elements 41 of the same diameter or else in position
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oblique par rapport à l'axe en les fixant d'un côté à un élément 41 de grand diamètre et d'un autre côté à un élément 43 de petit diamètre. oblique to the axis by fixing them on one side to an element 41 of large diameter and on the other hand to an element 43 of small diameter.
De façon avantageuse, cette armature multi-positions permet de disposer des échantillons de longueurs différentes sous des angles différents d'incidence de rayonnement et à des distances différentes de la source lumineuse, ce qui permet d'exposer des échantillons de longueurs différentes à la même puissance surfacique lumineuse. Advantageously, this multi-position armature allows samples of different lengths to be arranged at different angles of incidence of radiation and at different distances from the light source, which makes it possible to expose samples of different lengths to the same luminous surface power.
Enfin, les brins centraux 46 de l'armature de la cage sont fixées par collage, par soudure, attaches ou tout autre moyen, sur
une pièce en forme de rondelle 49 destinée à être solidaire du moyeu 50. Finally, the central strands 46 of the cage frame are fixed by gluing, welding, fasteners or any other means, on
a washer-shaped part 49 intended to be integral with the hub 50.
Une telle armature de cage en parapluie permet avantageusement de disposer des instruments 4 fixement au sein de la cage rotative. Such an umbrella cage frame advantageously makes it possible to have the instruments 4 fixedly within the rotary cage.
Les instruments, de type capteurs ou actionneurs, sont fixés à la platine 3 de support fixe du dispositif et font saillie de la platine (parallèlement ou obliquement par rapport à l'axe H-H) pour s'engager au sein de la cage rotative 40 sans affecter la rotation. The instruments, of the sensor or actuator type, are fixed to the plate 3 of the device's fixed support and protrude from the plate (parallel or obliquely with respect to the HH axis) to engage within the rotary cage 40 without affect rotation.
Ainsi, il est prévu avantageusement de fixer une sonde de température 4 sur la platine 3, au-dessus de la lampe axiale 10, l'extrémité active de la sonde s'avançant entre la lampe 10 et les échantillons E sans empêcher alors la rotation de la cage en forme de parapluie. Thus, it is advantageously provided to fix a temperature probe 4 on the plate 3, above the axial lamp 10, the active end of the probe advancing between the lamp 10 and the samples E without then preventing rotation of the umbrella-shaped cage.
Autre exemple (non-illustré), il est prévu de disposer une rampe d'aspersion d'eau en dessous et parallèlement à la lampe axiale 10 en la fixant à la platine 3 pour la relier à une arrivée d'eau. Another example (not illustrated), it is planned to have a water spraying ramp below and parallel to the axial lamp 10 by fixing it to the plate 3 to connect it to a water supply.
De façon avantageuse, la rampe est ainsi immobilisée au sein de la cage rotative parallèlement au plan des échantillons E, qui sont alors aspergés régulièrement sur toute leur surface à chaque cycle de rotation. Advantageously, the ramp is thus immobilized within the rotary cage parallel to the plane of the samples E, which are then sprayed regularly over their entire surface at each rotation cycle.
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En outre, selon une forme de réalisation améliorée illustrée sur les figures 4A, 4B et 4C, il est prévu que les brins centraux 46 des tiges recourbées 48 ne sont pas dirigés parallèlement à l'axe H-H, mais s'enroulent en hélices autour de l'axe H-H de la cage 40. Furthermore, according to an improved embodiment illustrated in FIGS. 4A, 4B and 4C, it is provided that the central strands 46 of the curved rods 48 are not directed parallel to the axis HH, but are wound in helices around the HH axis of the cage 40.
L'avantage d'une telle amélioration est d'éviter qu'une partie d'un échantillon soit plongée dans l'ombre projetée par un brin central 46 d'une tige recourbée 48. Le rayonnement électromagnétique de la lampe centrale atteint ainsi uniformément chaque échantillon, quelle que soit sa position à la périphérie de la cage. The advantage of such an improvement is to avoid that part of a sample is plunged into the shadow cast by a central strand 46 of a curved rod 48. The electromagnetic radiation of the central lamp thus uniformly reaches each sample, regardless of its position on the periphery of the cage.
Par ailleurs, il est prévu selon une option avantageuse que le dispositif selon l'invention comporte un réservoir d'eau baignant la portion inférieure de la cage rotative. Furthermore, it is provided according to an advantageous option that the device according to the invention comprises a water tank bathing the lower portion of the rotary cage.
Un bassin 6 en forme de demi-lune peut ainsi être fixé au bas de la platine 3 du dispositif, la cage 40 étant plongée partiellement dans l'eau 6'remplissant le bassin 6. A basin 6 in the form of a half-moon can thus be fixed to the bottom of the plate 3 of the device, the cage 40 being partially immersed in water 6 ′ filling the basin 6.
Une telle disposition permet de tester la tenue des échantillons au vieillissement sous l'action combinée de l'humidité, de l'immersion dans l'eau et de rayonnements photoniques comme les ultraviolets, ce qui rassemble avantageusement la plupart des agents naturels de vieillissement. Such an arrangement makes it possible to test the resistance of the samples to aging under the combined action of humidity, immersion in water and photonic radiation such as ultraviolet rays, which advantageously brings together most of the natural aging agents.
Maintenant du point de vue mécanique, la cage 40 est entraînée en rotation par une chaîne cinématique 50 qui comporte des dispositions particulières, comme illustré sur les figures 2A et 2C. Now from the mechanical point of view, the cage 40 is rotated by a kinematic chain 50 which has special arrangements, as illustrated in FIGS. 2A and 2C.
Il est prévu avantageusement que le moteur d'entraînement 20 est désaxé au lieu d'être situé dans l'axe H-H de la cage 40. It is advantageously provided that the drive motor 20 is off-center instead of being located in the H-H axis of the cage 40.
Ceci permet de dégager complètement la portion centrale évidée du dispositif et son prolongement, pour ne pas gêner la circulation d'air. This allows to completely clear the hollowed-out central portion of the device and its extension, so as not to hinder the circulation of air.
Le moteur 20 est fixé à une platine 2 de support fixe. Le pignon de sortie 21 du moteur entraîne une couronne ou un plateau denté 52 fixé au moyeu 50-51. The motor 20 is fixed to a plate 2 of fixed support. The output pinion 21 of the motor drives a crown or a toothed plate 52 fixed to the hub 50-51.
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La transmission peut se faire soit directement par engrenage, le pignon 21 et le plateau 52 dentés étant en contact, soit indirectement par l'intermédiaire d'une chaîne, ou d'une courroie 22 tendue entre un pignon 21 et une couronne 52 à gorge, comme illustré figure 2C, ou encore par tout autre moyen de transmission. The transmission can be done either directly by gear, the pinion 21 and the toothed plate 52 being in contact, or indirectly via a chain, or a belt 22 stretched between a pinion 21 and a crown 52 with groove , as illustrated in Figure 2C, or by any other means of transmission.
Dans l'exemple de réalisation des figures 2A et 5A, la couronne ou le plateau d'entraînement 52 est attaché par des vis sur un écrou 53 bloqué sur le pas de vis du moyeu 51. In the embodiment of FIGS. 2A and 5A, the crown or the drive plate 52 is attached by screws to a nut 53 locked on the thread of the hub 51.
L'écrou 53 permet en outre de bloquer une entretoise 54 cylindrique contre la bague du roulement à billes 5 ou le pourtour circulaire de la platine 3. The nut 53 also makes it possible to block a cylindrical spacer 54 against the ring of the ball bearing 5 or the circular periphery of the plate 3.
Comme l'autre extrémité 55 du moyeu est évasée, le moyeu 51 est alors immobilisé à rotation par rapport à la platine 3 de support fixe. As the other end 55 of the hub is flared, the hub 51 is then immobilized in rotation relative to the plate 3 of fixed support.
Enfin, de façon particulièrement avantageuse, il est prévu que la cage 40 est reliée au moyeu 51 par l'intermédiaire d'un mécanisme débrayable 50. Finally, in a particularly advantageous manner, provision is made for the cage 40 to be connected to the hub 51 by means of a disengageable mechanism 50.
Le moyeu 50 est ainsi constitué de deux corps concentriques 57 et 51 à extrémités évasées 59 et 55, emboîtés l'un dans l'autre. The hub 50 thus consists of two concentric bodies 57 and 51 with flared ends 59 and 55, nested one inside the other.
Comme l'illustre la figure 5A, le corps 57 du moyeu 50 a une forme évasée en entonnoir s'achevant par une extrémité 59 circulaire plane, creusée de pas de vis 58 pour fixer la cage 40 par l'intermédiaire de la rondelle 49. As illustrated in FIG. 5A, the body 57 of the hub 50 has a flared, funnel-shaped shape ending in a flat circular end 59, hollowed out with threads 58 to fix the cage 40 by means of the washer 49.
L'autre extrémité, cylindrique, du corps 57 du moyeu 50 est creusée d'une gorge annulaire 56 sur tout le pourtour. The other cylindrical end of the body 57 of the hub 50 is hollowed out by an annular groove 56 around the entire periphery.
En outre, la gorge annulaire 56 est creusée de plusieurs cavités hémisphériques 56'en plusieurs points de son pourtour pour approfondir la depression de la gorge 56. Selon l'exemple de la figure 5, il est prévu ainsi de disposer trois cavités 56'de façon équidistante, à cent-vingts degrés l'une de l'autre, sur le pourtour de la gorge annulaire 56. In addition, the annular groove 56 is hollowed out from several hemispherical cavities 56 ′ at several points around its periphery to deepen the depression of the throat 56. According to the example in FIG. 5, provision is thus made for three cavities 56 ′ equidistant, one hundred and eighty degrees from each other, around the edge of the annular groove 56.
Corrélativement, l'extrémité évasée du corps principal 51 du moyeu 50 est percée radialement de logements tubulaires 55, Correlatively, the flared end of the main body 51 of the hub 50 is pierced radially with tubular housings 55,
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correspondant aux cavités 561 d'approfondissement de la gorge 56 du corps d'extrémité 57. corresponding to the deepening cavities 561 of the groove 56 of the end body 57.
Chaque logement 55 est destiné à recevoir une bille et un ressort maintenus par une vis de réglage en pression. Each housing 55 is intended to receive a ball and a spring held by a pressure adjustment screw.
Lorsque le corps d'extrémité 57 est emboîté dans le corps principal 51 du moyeu 50, chaque bille vient donc s'engager dans la gorge annulaire 56, puis se bloque au fond de la cavité hémisphérique 56'correspondante. When the end body 57 is fitted into the main body 51 of the hub 50, each ball therefore engages in the annular groove 56, then locks at the bottom of the corresponding hemispherical cavity 56 ′.
Comme les billes sont maintenues au fond des cavités 56 t creusées dans la gorge 56, ce mécanisme permet de bloquer en translation et en rotation le corps 57 par rapport au corps 51 du moyeu, de façon analogue au clavetage d'un barillet dans un cylindre de serrure. As the balls are held at the bottom of the cavities 56 t hollowed out in the groove 56, this mechanism makes it possible to block in translation and in rotation the body 57 relative to the body 51 of the hub, in a similar manner to the locking of a barrel in a cylinder lock.
Cependant si un couple excessif est exercé sur le corps 57 par rapport au corps 51 du moyeu 50, les billes sont repoussées hors de leurs cavités 56'respectives et le corps 57 se met à tourner librement autour du corps 51, les billes restant engagées dans la gorge annulaire 56. However, if an excessive torque is exerted on the body 57 relative to the body 51 of the hub 50, the balls are pushed out of their respective cavities 56 ′ and the body 57 starts to rotate freely around the body 51, the balls remaining engaged in the annular groove 56.
Ce mécanisme permet très avantageusement un débrayage en rotation de la cage 40 par rapport au moyeu 50, lorsqu'il apparaît un couple axial excessif entre la cage et le moyeu. This mechanism very advantageously allows a disengagement in rotation of the cage 40 relative to the hub 50, when an excessive axial torque appears between the cage and the hub.
De façon avantageuse, ce mécanisme débrayable permet à un opérateur de tourner la cage 40, alors que le moteur 20 est à l'arrêt. Advantageously, this disengageable mechanism allows an operator to turn the cage 40, while the motor 20 is stopped.
De même, ce mécanisme évite une atteinte du moteur 20 lorsque la cage 40 se bloque accidentellement en rotation. Likewise, this mechanism prevents damage to the motor 20 when the cage 40 accidentally locks in rotation.
En outre, ce mécanisme permet très avantageusement un découplage en translation entre la cage 40 et le moyeu 50 lorsqu'on effectue une traction axiale excessive sur la cage. In addition, this mechanism very advantageously allows decoupling in translation between the cage 40 and the hub 50 when excessive axial traction is applied to the cage.
En effet, en exerçant une traction sur le corps d'extrémité 57 dans la direction axiale, vers l'avant, les billes finissent par s'échapper du lit de la gorge annulaire 56 et le corps d'extrémité 57 se désolidarise du corps principal 51 du moyeu 50. In fact, by exerting traction on the end body 57 in the axial direction, towards the front, the balls eventually escape from the bed of the annular groove 56 and the end body 57 dissociates from the main body. 51 of the hub 50.
Ce mécanisme permet donc d'escamoter ou de débrayer en translation la cage du dispositif. This mechanism therefore makes it possible to retract or disengage in translation the cage of the device.
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Enfin, il est prévu avantageusement que chaque logement 55 comporte une extrémité resserrée à un diamètre inférieur au diamètre des billes, pour éviter aux billes de s'échapper des logements 55 lorsque le corps 57 est désolidarisé. Finally, it is advantageously provided that each housing 55 has one end constricted to a diameter less than the diameter of the balls, to prevent the balls from escaping from the housing 55 when the body 57 is detached.
D'autres modes de réalisation, variantes et améliorations pourront être mises en oeuvre par l'homme de métier sans sortir du cadre de la présente invention, l'objet de la protection étant défini dans les revendications ci-après. Other embodiments, variants and improvements may be implemented by a person skilled in the art without departing from the scope of the present invention, the object of protection being defined in the claims below.
Claims (24)
Priority Applications (7)
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