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"Dispositif pour le traitement d'unesubstance granulaire, en particulier d'un combustible
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nucléaire sous forme de poudre et procédé pour la conduite de ce dispositif" C. I. : Demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne P 32 30 039. 5 déposée le 12 août 1982.
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oL'invention concerne un dispositif pour le traitement d'une substance granulaire, en parti-
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culier d'un combustible nucléaire sous forme de poudre, dispositif comprenant un tambour de traitement monté à rotation autour d'un axe central et entraîné en rotation autour de cet axe au moyen d'un système de commande qui lui est adjoint, ce tambour présen- tant un couvercle d'obturation à une extrémité.
Elle concerne également un procédé pour la conduite de ce dispositif.
Un tel dispositif, conçu comme broyeur à boulets, se trouve déjà sur le marché. Le tambour de traitement, qui peut être rempli de boulets de
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broyage, est fermé à une de ses extrémités par un couvercle d'obturation d'une seule pièce, qui est pressé depuis l'extérieur, à l'aide d'une vis, dans l'ouverture de remplissage, située à cette même extré- mité, du tambour de traitement. La vis est guidée dans une forure taraudée prévue dans une entretoise enjambant transversalement l'ouverture munie d'un couvercle, entretoise fixée par ses deux extrémités au moyen d'un anneau serré sur la nappe latérale extérieure du tambour de traitement.
La nappe latérale extérieure du tambour de traitement à axe central horizontal est posée librement entre deux rouleaux
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cylindriques, sur les nappes latérales de ces deux rouleaux, lesquels sont disposés côte à côte, leurs axes longitudinaux étant horizontaux et parallèles entre eux. Un de ces rouleaux est entraîné en rota- tion autour de son axe longitudinal au moyen d'un moteur électrique et constitue ainsi le système d'en- traînement affecté au tambour de traitement, système qui entraîne le tambour de traitement et lui imprime une rotation autour de son axe.
La matière granulaire à traiter doit être
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chargée à la main dans le tambour de traitementouvert à ce moment-dont l'axe central est disposé verticalement et être évacué de même de ce tambour après avoir été traité dans celui-ci. Il en résulte immanquablement un développement considérable de poussière, qui, en particulier dans le cas d'une matière granulaire toxique ou radioactive (par ex. chargée de plutonium), peut mettre en danger le personnel de conduite. L'invention a pour objectif de remédier à cette situation et de permettre un chargement et une évacuation aussi exempts de poussière que possible du dispositif pour le traitement d'une matière granulaire.
Pour atteindre cet objectif, un dispositif de l'espèce mentionnée au préambule est caractérisé en ce que le couvercle d'obturation comprend deux
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couvercles partiels qui se suivent côte à côte dans le sens de l'axe central du tambour de traitement et qui peuvent être amenés, à l'aide d'un système d'entraînement pour le couvercle, à se déplacer angulai- rement l'un par rapport à l'autre, entre deux points de butée, autour de l'axe central, le couvercle partiel extérieur présentant une ouverture pour l'arri- mage d'un réservoir de matière, tandis que le couvercle partiel intérieur présente une ouverture de passage qui, lorsque l'un des deux points de butée est atteint, coïncide avec l'ouverture pour l'arri-
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mage et qui, lorsque point de butée est atteint,
l'autreest obturée par le couvercle partiel extérieur, et en ce que le tambour de traitement peut basculer, à l'intervention d'un système de commande de bascule-
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ment autour d'un axe de basculement perpendiculaire à son axe central.
Pour permettre le chargement de la matière granulaire, le tambour de traitement peut être bascu-
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lé autour de son axe de basculement-perpendiculaire à son axe central-d'une quantité telle que le couvercle d'obturation vienne se situer à l'extrémité inférieure de l'axe central. On ouvre ensuite le réservoir de matière dans lequel la matière granulaire avait été transportée et/ou stockée, par exemple, et l'on juxtapose son ouverture à celle du couvercle partiel extérieur. Ceci permet d'éviter tout éparpillement de la matière granulaire et donc tout développement de poussière.
Ensuite, on fait tourner les deux couvercles partiels formant le couvercle d'obturation l'un par rapport à l'autre au moyen du système d'entraînement du couvercle, jusqu'au point de butée, où l'ouverture de passage prévue dans le couvercle partiel inférieur coïncide avec l'ouverture présente dans le couvercle partiel
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extérieur et servant à arrimer du réservoir de matière. Puis, on fait basculer le tambour de traitement autour de l'axe de basculement, jusqu'à ce que le couvercle d'obturation vienne se situer a l'ex-trémité supérieure de l'axe central du tambour de traitement. Par suite, la matière granulaire est transvasée, sens émission de poussière, du réservoir de matière dans le tambour de traitement.
Ce transvasement peut encore être favorisé par une rotation du tambour de traitement autour de son axe central. Les deux couvercles partiels formant le couvercle d'ob-
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turation sont ensuite amenés à tourner dans l'autre sens, l'un à l'opposé de l'autre, autour de l'axe central, jusqu'à ce que, l'autre point de butée étant atteint, l'ouverture de passage prévue dans le couvercle partiel intérieur soit obturée par le couvercle partiel extérieur. On peut ensuite basculer le tambour de traitement autour de l'axe de basculement, jusqu'à ce que l'axe central du tambour de traitement
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devienne horizontal. On peut alors amorcer le traitement de la matière granulaire dans le tambour de traitement, en imprimant à celui-ci une rotation autour de son axe central.
Cette opération également s'effectue sans émission de poussière.
Pour retransvaser la matière granulaire, qui a subi un traitement initial dans le tambour de
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traitement, vers le réservoir de matière arrimé à la face extérieure du couvercle partiel extérieur faisant partie du couvercle d'obturation, on fait à nouveau basculer le tambour de traitement autour de 1'
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axe de basculement, perpendiculaire à son axe central, d'une quantité telle que le couvercle d'obturation vient se situer à l'extrémité inférieure de l'axe central. Ceci a pour effet de dégager, comme il a été décrit plus haut, l'ouverture de passage prévue dans le couvercle partiel intérieur faisant partie du couvercle d'obturation, de sorte que la matière granulaire ayant subi un traitement initial peut parvenir du tambour de traitement dans le réservoir de matière.
Pour promouvoir ce processus de transvasement, on peut aussi l'accompagner d'une rotation du tambour de traitement autour de son axe central.
Après la fermeture, survenue au moment voulu, de l'ouverture de passage prévue dans le couvercle partiel intérieur faisant partie du couvercle d'obturation, le réservoir de matière, qui contient la matière granulaire, peut être démarré du couvercle partiel extérieur, et obturé.
Une disposition avantageuse est caractérisée en ce que la matière granulaire. chargée dans le tambour de traitement, à partir du réservoir de matière arrimé au couvercle partiel extérieur, à travers le couvercle d'obturation, est soumise à un traitement initial, avec rotation du tambour de traitement
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autour de son axe central, est ensuite transvasée, à travers le couvercle d'obturation, vers le réservoir de matière amarré au couvercle partiel extérieur, où elle est ensuite soumise à un traitement complémen- otaire, cependant que le tambour de traitement et le réservoir de matière arrimé à celui-ci tournent autour de l'axe central du tambour de traitement.
Ce traitement complémentaire peut être effectué avec l'axe central du tambour de traitement disposé horizontlement et consister, par exemple, en une granulation d'accumulation de la matière granulaire contenue dans le réservoir à matière. Ce traitement complémentaire est également effectué sans émission de poussière.
Après le traitement complémentaire de la matière gra- nulaire, on peut séparer le réservoir de matière granulaire ayant subi un traitement complémentaire, d'avec le couvercle partiel extérieur faisant partie du couvercle d'obturation, cela également sans émission de poussière, comme décrit plus haut, et obturer ce réservoir.
Plusieurs réservoirs de matière peuvent être arrimés successivement à la face extérieure du couvercle partiel faisant partie du couvercle d'obtu- ration du tambour de traitement et être vidés dans le tambour de traitement, réservoirs contenant diverses matières granulaires, qui se mélangent dans le tambour de traitement.
A titre de variante, on peut prévoir, dans le couvercle partiel extérieur faisant partie du couvercle d'obturation plus d'une ouverture d'amarrage et, dans le couvercle partiel intérieur, un nombre correspondant d'ouvertures de passage, de telle façon que l'on puisse amarrer simultanément
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à la face extérieure du couvercle partiel extérieur faisant partie du couvercle d'obturation plusieurs réservoirs de matière contenant de la matière granulaire
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appelée à être chargée dans le tambour de traitement.
D'autre part, un traitement subséquent des matières granulaires ayant un traitement initial dans le subitambour de traitement peut être effectué simultanément dans ces réservoirs de matière amarrés à la face extérieure du couvercle partiel extérieur faisant partie du couvercle d'obturation, moyennant rotation du tambour de traitement autour de son axe central.
Le dispositif pour le traitement d'une substance granulaire suivant l'invention peut être réalisé sous une forme relativement amassée et convient donc tout particulièrement à une application dans un espace restreint, par exemple dans les boîtes à gants, telles qu'elles sont requises dans la tech- nologie du plutonium, par exemple.
L'invention et ses avantages seront décrits
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plus en détail, ci-après, à propos de deux exemples de réalisation, en se référant aux dessins annexés.
La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale par une partie du dispositif suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue antérieure du dispositif suivant la fig. 1.
La fig. 3 est une vue latérale du dispositif suivant la fig. 1.
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Les fig. 4 à 7 représentent un accouplement "à roue libre"ou unidirectionnel prévu dans le dispositif suivant les fig. 1 à 3 et, en diverses vues, un élément constitutif distinct de cet accouplement à roue libre ; la fig. 4 est une vue longitudinale sui- vant la ligne en chaînette IV-IV de la fig. 2.
Les fig. 8 et 9 représentent d'une manière schématique le dispositif suivant les fig. 1-3 dans différentes situations de marche.
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Le dispositif suivant les fig. 1 à 3 comprend un tambour de traitement 2 en forme de cylindre
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creux à axe central 3. Le tambour de traitement 2 présente une paroi de fond 4 et un couvercle d'obtura-
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tion comprenant un couvercle partiel extérieur 5 et un couvercle partiel intérieur 6. Les deux couvercles partiels 5 et 6 sont disposés coaxialement par rapport au tambour de traitement 2. Ils peuvent être décalés
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angulairement l'un par rapport à l'autre par rotation autour de l'axe central 3. Le couvercle partiel intérieur 6 est avantageusement fixé rigidement et à joint hermétique au tambour de traitement 2 au moyen de vis 7.
La paroi de fond 4 du tambour de traitement 2 est supportée en son centre, au moyen d'un roulement à billes 8, par une branche 9a d'un élément coudé 9 dont l'autre branche 9b est montée à basculement, autour d'un axe 11, sur un pied de support 10. La branche 9b de l'élément coudé 9, montée sur le pied de support 10, porte deux cylindres d'appui 12 dont les axes longitudinaux sont parallèles à l'axe central 3 du tambour de traitement 2, cylindres entre lesquels est dis-
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posé le tambour de traitement 2 et sur les nappes laté- rales desquels repose la nappe latérale extérieure du tambour de traitement 2. Sur l'élément coudé 9 est en outre monté un moteur de commande 13, qui constitue le système d'entraînement affecté au tambour de traitement 2,
moteur qui attaque, au moyen d'une courroie de transmission 14, la nappe'latérale du couvercle partiel extérieur 5 faisant partie du couvercle d'obtu-
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ration du tambour de traitement 2. Il est en outre prévu, pour cette courroie 14, un tendeur 15 monté sur l'élément coudé 9. Finalement, sur l'élément coudé 9 est monté, en regard de la nappe latérale du tambour de traitement 2, un électro-aimant 16 agissant comme système de freinage pour le tambour de traitement 2.
Sur la branche 9b de l'élément coudé 9 -
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qui est monté sur le bâti de support 10, à bascule-
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ment autour de l'axe 11-est fixé latéralement un pignon 17 coaxial à l'égard de l'axe de basculement 11, pignon qui est précédé en série de trois autres pignons 18, 19 et 20 montés sur le bâti de support et faisant partie d'un mécanisme de basculement 21 entraîné par
5un moteur électrique 21 couplé au pignon 20 et comportant un système ajustable de déconnexion en fin de course. Il s'en suit que le mécanisme de basculement 21 est à blocage automatique.
L'élément de couvercle intérieur 6 présente
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sur sa face extérieure, au centre, en collet 30 en for- me de cylindre creux, sur lequel est monté, à l'aide d'un alésage central continu 31, le couvercle partiel extérieur 5. Dans l'alésage 31 pénètre, à partir de la face extérieure du couvercle partiel extérieur 5, un élément d'accouplement cylindrique 32 faisant partie d'un accouplement unidirectionnel,
élément fixé au col-
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let cylindrique 30 au moyen de vis 33 parallèles à l'axe et sur lequel est également monté le couvercle partiel extérieur 5. A l'extrémité extérieure de l'é- lément d'accouplement cylindrique 32 est prévue une bride annulaire 32a. Sur la face frontale intérieure pla-
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ne de la bride 32 a sont prévues des fraisures 32b, qui couvrent des distances angulaires identiques, fraisures qui sont séparées par des distances angulaires identiques et qui se raccordent chacune par ses extré-
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mités, au moyen de plans inclinés 32c, à la face frontale intérieure de la bride 32a.
Un autre élément de couplage de l'accouplement unidirectionnel est constitué par une bague de pression 34 fixée à la face extérieure du couvercle partielS, coaxialement par rapport à l'alésage central 31 et ensemble avec une cage à billes annulaire 35, également coaxiale, à l'aide de vis 36 orientées dans le sens axial. La cage à billes 35 est située
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entre la bague de pression 34 et la bride 32 a.
Dans chacune des fraisures 32b de la bride 32a est disposée une bille d'acier 37, positionnée dans la cage à billes 35.
Dans le couvercle partiel extérieur 5 sont prévues quatre ouvertures circulaires 40 destinées chacune à permettre l'arrimage d'un réservoir de ma- tière 41. Les ouvertures 40 sont séparées les unes des autres par la même distance angulaire par rapport à l'axe central 3 du tambour de traitement 2. Quatre ouvertures de passage 42, affectées respectivement aux ouvertures 40 du couvercle partiel extérieur 5, sont prévues dans le couvercle partiel intérieur 6.
Les ouvertures de passage 42 sont aussi séparées les unes des autres par les mêmes distances angulaires par rapport à l'axe central 3 du tambour de traitement
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2.
Dans le tambour de traitement 2 est contenue une charge 42 d'éléments de broyage en vrac 43.
Ces éléments de broyage peuvent consister en boulets d'acier. Une disposition favorable consiste à prévoir dans chacune des ouvertures 40 du couvercle partiel extérieur 5 un crible 44 dont la grandeur des mailles est choisie de façon que les corps de broyage de la charge 43 présents dans le tambour de traitement
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2 ne puissent pas traverser les cribles 44 et donc empêchés de s'échapper du tambour de traitement 2 à travers les ouvertures 42 et 40.
Une disposition favorable consiste à prévoir dans la paroi de fond 4 du tambour de traitement 2, au point de traversée de l'axe central 3, une ouverture d'admission, non représentée, pour un additif, soientouverture par laquelle, et cela même pendant la rotation du tambour de traitement 2 autour de l'axe central 3, par exemple, un agent auxiliaire de broyage
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peut être introduit dans le tambour de traitement 2.
Pour arrimer des réservoirs de matière 41 -
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qui contiennent de la poudre de U02 et de la poudre de Pu02'par exemple - aux quatre ouvertures 40 du couvercle partiel extérieur 5, on fait basculer le tambour de traitement 2, autour de l'axe de basculement 11, jusqu'à la position représentée en lignes de chaînette dans la fig. 8, position où le couvercle par-
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tiel 5 se trouve à l'extrémité inférieure de l'axe de rotation 3. On arrime ensuite les réservoirs de matière 41, ouverts, aux ouvertures 40 du couvercle partiel extérieur 5.
Puis, le tambour de traitement 2 est amené à basculer autour de l'axe de basculement 11, jusqu'à ce que le couvercle partiel extérieur 5, ensemble avec les réservoirs de matière 41 qui y sont
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amarrés, se trouvent a supérieure de l'axe central 3 du tambour de traitement 2. Simultanément, le tambour de traitement 2 est mis en rotation autour de l'axe central 3 à l'aide du moteur de commande 13, qui représente le système d'entraînement du tambour de traitement 2.
A cet égard, une disposition avantageuse consiste à faire en sorte que le groupe d'en- l'extrémitétraînement, c'est-à-dire le moteur électrique 13, pour le tambour de traitement 2, soit disposé de manière à basculer solidairement avec le tambour de traitement 2 autour de leur axe de basculement commun 11, car dans
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ce cas il suffit d'une simple courroie trapézoïdale 14 pour transmettre le couple du système d'entraînement au couvercle partiel extérieur 5.
Le sens de rotation du tambour de traitement
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2 autour de son axe central 3 est choisi de telle ma- nière que les billes 37 de l'accouplement unidirectionnel prévu entre les deux couvercles partiels 5 et 6 soient pressées par le couvercle partiel extérieur 5 contre les plans inclinés 32c - qui constituent une
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butée-des fraisures 32b, plans au niveau desquels les ouvertures d'arrimage 40, prévues dans le couvercle par- tiel extérieur 5, coïncident respectivement avec les ouvertures de passage 42, prévus dans le couvercle partiel intérieur 6. La poudre d'oxyde, contenue dans les
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réservoirs à matière sous la forme d'une matière granulée,
peut donc parvenir dans l'intérieur du tambour de traitement 2 à travers le couvercle d'obturation formé par les deux couvercles partiels 5 et 6.
Après le transvasement de la poudre d'oxyde
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des réservoirs de matière 41 vers le tambour de traitement 2, on inverse le sens de rotation du moteur électrique 13 et donc aussi le sens de rotation du tambour de traitement 2 autour de son axe central 3. Par suite, le couvercle partiel extérieur 5 tourne par rapport au couvercle partiel intérieur 6 autour de l'axe central 3, jusqu'à ce que les billes d'acier 37 de l'accouplement unidirectionnel prévu entre les deux couvercles partiels
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5 et 6 soient pressées contre les rampes 32c formant la seconde butée, prévues aux autres extrémités des fraisures 32b formées sur la face frontale intérieure de la bride 32a. Dans cette position,
les orifices d'arrimage 40 et les ouvertures de passage 42 sont obturés respec- tivement par le couvercle partiel intérieur6 et le couvercle partiel extérieur 5. D'autre part, les deux couvercles partiels sont pressés l'un contre l'autre par les billes d'acier 37 de l'accouplement unidirectionnel, ce
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qui assure une obturation étanche aux poussières.
Le système d'entraînement constitué, dans le dispositif représenté dans les dessins, par le moteur de commande 13 pour le tambour de traitement 2, forme donc en même temps le système d'entraînement pour le couvercle d'obturation composé des couvercles partiels 5 et 6, système qui attaque celui des deux couvercles partiels du couvercle d'obturation, à savoir le couvercle partiel extérieur 5, qui est monté à rotation par
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par rapport au tambour de traitement 2.
Une disposition avantageuse consiste en ce que, lors de l'inversion du sens de rotation du tam-
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bour de traitement 2 autour de son axe central 3, le tambour de traitement 2 est freiné par un équipement de frein constitué par un segment de frein 16a, auquel est affecté un électro-aimant 16. Après l'enclenchement de l'électro-aimant 16, le segment de frein 16a élève le moment d'inertie du tambour de traitement 2, de telle manière que le couvercle partiel extérieur 5 peut être amené sans difficultés à tourner par rapport au couver-
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cle partiel intérieur 6, jusqu'à l'autre butée, à laquelle correspond une obturation des ouvertures d'arrimage 40 et des ouvertures de passage 42.
Après l'obturation de ces ouvertures, on peut déclencher l'électroaimant 16.
Aussitôt que le couvercle d'obturation du tambour de traitement 2 est fermé, on fait basculer cette dernière autour de l'axe de basculement 11 jusqu'à la position de travail, dans laquelle l'axe central 3 du tambour de traitement 2 est horizontal et où le tambour de traitement 2 est entraîné, au moyen du moteur de commande 13 et de la courroie de transmission 14 par l'intermédiaire du couvercle partiel extérieur 5, de telle manière que l'accouplement unidirectionnel, prévu entre les couvercles partiels 5 et 6 maintint fermées, d'une façon étanche aux poussières, les ouvertures d'ar- rimage 40 présentes dans le couvercle partiel extérieur 5 et les ouvertures de passage 42 prévues dans le couver-
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cle partiel intérieur 6.
La poudre d'oxyde chargée dans le tambour de traitement 2 est soumise dans celui-ci, lorsqu'il occupe la position de travail représentée dans la fig. 9, à un traitement initial consistant en un broyage. A la fin de ce traitement initial qui consiste en un broyage, le tambour de traitement 2 est à nouveau basculé, autour de l'axe de basculement 11, vers la position d'ar-
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rimage ou de décharge représentée en lignes de chaînette dans la fig. 8. On inverse ensuite le sens de rotation du tambour de traitement 2 autour de son axe central 3, de sorte que chacune des ouvertures d'arrimage 40 du couvercle partiel extérieur 5 est amenée à coïncider avec l'ouverture de passage 42 correspondante du couvercle partiel 6.
Ici également, et afin d'offrir un appui stable au tambour de traitement 2, on peut augmenter passagèrement le moment d'inertie du tambour de traitement 2 au, de l'électro-aimant 16 agissant comme système de freinage. La poudre d'oxyde, qui a subi dans le tambour de traitement 2 un traitement préalable par broyage, parvent désormais, à travers les ouvertures 40 et 42, dans les réservoirs de matière 41 arrimés à la face extérieure du couvercle partiel extérieur 5.
Suivant une disposition favorable, les ouvertures 40 pour l'arrimage des réservoirs de matière 41 au couvercle partiel extérieur 5 et les ouvertures de passage 42 du couvercle partiel intérieur 6 sont situées au bord extérieur du couvercle d'obturation, ce qui garantit une évacuation complète, hors du tambour de traitement 2, de la poudre d'oxyde appelée à être transvasée dans les réservoirs de matière 41.
Après que la poudre d'oxyde a été transvasée dans les réservoirs de matière 41, alors que le tambour de traitement 2 occupait la position d'arrimage ou de vidage représentée dans la fig. S, on peut à nouveau inverser le sens de rotation du moteur électrique 13 et donc aussi le sens de rotation du couvercle partiel et du tambour de traitement 2 autour de l'axe central 3, ce qui entraîne la fermeture du couvercle d'obturation-qui comprend les couvercles partiels 5 et 6 tambour de traitement 2.
Après que le tambour de traitement 2 et le moteur de commande 13
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aient été basculés en retour vers la position de tra- moyenvail suivant la fig. 9, dans laquelle l'axe central 3 est horizontal, on peut-en maintenant la rotation du tambour de traitement 2 autour de l'axe central 3,
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le couvercle d'obturation étant fermé-effectuer un traitement complémentaire de la poudre d'oxyde dans les récipients de matière 41, qui participent à cette rotation. Ce traitement complémentaire peut consister, par exemple, en une granulation d'accumulation de la poudre d'oxyde.
A la fin de ce traitement complémentaire, on fait à nouveau basculer le tambour de traitement 2 vers la position d'arrimage ou de vidage repré-
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sentée en traits de chaînette dans la fig. 8. et dans laquelle les récipients de matière 41, remplis de poudre d'oxyde, peuvent être séparés du couvercle partiel extérieur 5 sans tourbillonnement de poussière et être obturés.
Le transvasement de la poudre d'oxyde des récipients de matière 41 vers le tambour de traitement 2 et son retransvasement du tambour de traitement 2 vers les réservoirs de matière 41, ainsi qu'un traitement adéquat de la poudre d'oxyde tant dans le tambour de traitement 2 que dans les réservoirs de matière 41 - opérations effectuées moyennant la rotation du tambour de traitement 2 et des réservoirs de matière 41 arrimés au couvercle partiel extérieur 5-peuvent être exécutés plusieurs fois avec la même charge de poudre d' oxyde.
Plus particulièrement, lorsque ce jeu d'alter-
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nance est appelé à se poursuivre pendant un laps de temps prolongé, il est avantageux d'adjoindre un système de commande automatique au système d'entraînement pour le tambour de traitement 2, au système d'entraînement du couvercle-système qui, dans l'exemple de réalisation représentée, constitue aussi le système d'entraînement pour le tambour de traitement-et au système de basculement.