FR2660423A1 - METHOD AND INSTALLATION FOR DRYING AND DEGASSING POWDERS - Google Patents
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Abstract
Le procédé et l'installation selon l'invention permettent d'effectuer le séchage et le dégazage de poudre en utilisant un procédé dynamique sous vide et en température dans un dispositif spécial, appelé "sablier" (10). Ce sablier (10) est animé de différents mouvements alternatifs de lentes rotations de manière à faire passer progressivement la poudre à traiter d'un compartiment à un autre, placés tous les deux à l'intérieur du sablier (10). Ces rotations permettent ainsi de brasser la poudre pendant une durée déterminée variable. Le sablier (10) est introduit dans une enceinte étanche (20) placée en amont d'une éventuelle vanne permettant d'acheminer la poudre traitée vers un stockage ou une utilisation immédiate sans rupture de vide. L'opération de dégazage s'effectue sous vide et en température. Application à la fabrication de pièces frittées par pressage isostatique à chaud.The method and the installation according to the invention make it possible to carry out the drying and degassing of the powder using a dynamic process under vacuum and at temperature in a special device, called an "hourglass" (10). This hourglass (10) is animated with various alternating slow rotational movements so as to gradually pass the powder to be treated from one compartment to another, both placed inside the hourglass (10). These rotations thus make it possible to stir the powder for a variable determined duration. The hourglass (10) is introduced into a sealed enclosure (20) placed upstream of a possible valve allowing the treated powder to be conveyed to immediate storage or use without breaking the vacuum. The degassing operation is carried out under vacuum and at temperature. Application to the manufacture of sintered parts by hot isostatic pressing.
Description
PROCEDE ET INSTALLATION DE SECHAGE ET DE DEGAZAGE DE POUDRESPROCESS AND INSTALLATION FOR DRYING AND DEGAVING POWDERS
DESCRIPTIONDESCRIPTION
Le domaine de l'invention est celui du séchage et du dégazage des poudres céramiques ou métalliques Ces opérations sont mises en oeuvre dans le cadre de la réalisation de pièces massives élaborées par pressage isostatique à chaud. En effet, la consolidation de poudres doit mettre en oeuvre un matériau exempt d'humidité et de gaz résiduels Ces derniers peuvent soit réagir avec le produit à compacter (réaction avec H 20 par exemple), soit provoquer des inclusions gazeuses perturbant les propriétés du massif obtenu (densité, The field of the invention is that of the drying and degassing of ceramic or metallic powders. These operations are implemented in the context of the production of massive pieces produced by hot isostatic pressing. Indeed, the consolidation of powders must use a material free of moisture and residual gas These can either react with the product to be compacted (reaction with H 20 for example), or cause gaseous inclusions disrupting the properties of the solid mass obtained (density,
soudabilité, ductilité).weldability, ductility).
Une première solution existante consiste à dégazer la poudre de manière statique La masse de poudre est dans ce cas soumise au vide et à la température dans sa gaine On éprouve avec ce procédé une grande difficulté pour obtenir et garantir un niveau suffisant de vide au sein de la masse de poudre Un autre inconvénient réside dans le fait que les produits gazeux extraits des couches inférieures viennent se redéposer sur les couches supérieures, devenues plus réactives Enfin, il persiste un risque de déclencher les phénomènes A first existing solution is to degas the powder statically The mass of powder is in this case subjected to vacuum and temperature in its sheath With this method, it is difficult to obtain and guarantee a sufficient level of vacuum within Another drawback lies in the fact that the gaseous products extracted from the lower layers are redeposited on the upper layers, which become more reactive. Finally, there is a risk of triggering the phenomena.
de frittage naturels.natural sintering.
Une deuxième solution consiste à brasser mécaniquement les poudres Ce brassage entraîne d'une part des problèmes de pollution dus à l'abrasion et d'autre part une limitation technologique concernant la température maximale et le niveau A second solution is to mechanically stir the powders This mixing causes on the one hand pollution problems due to abrasion and on the other hand a technological limitation concerning the maximum temperature and the level
de vide mis en oeuvre.of empty implemented.
Le but de L'invention est de remédier aux inconvénients des méthodes précitées et de proposer à la fois un procédé et une installation The object of the invention is to overcome the disadvantages of the aforementioned methods and to propose both a method and an installation
de séchage et de dégazage de poudres. drying and degassing powders.
A cet effet, un premier objet de l'invention est un procédé de séchage et de dégazage des poudres, comprenant les étapes suivantes: chargement de la poudre dans un dispositif de séchage et de dégazage, appelé "sablier"; faire le vide relatif dans ledit sablier; chauffer l'intérieur du sablier à une température permettant à la poudre d'atteindre une température égale à 6000 C et simultanément; brasser très lentement la poudre selon un cycle déterminé de retournement du sablier; refroidir l'intérieur du sablier; vider le sablier de la poudre traitée en maintenant For this purpose, a first object of the invention is a method of drying and degassing powders, comprising the following steps: loading the powder into a drying and degassing device, called "hourglass"; to make the relative emptiness in said hourglass; heat the interior of the hourglass to a temperature allowing the powder to reach a temperature equal to 6000 C and simultaneously; stir the powder very slowly according to a determined cycle of turning the hourglass; cool the interior of the hourglass; empty the hourglass of the processed powder by now
cette poudre stockée sous vide.this powder stored under vacuum.
Le retournement lent du sablier permet d'éviter les problèmes engendrés par l'abrasion, le parcours effectué par la poudre garantit un The slow turning of the hourglass avoids the problems caused by the abrasion, the course made by the powder guarantees a
dégazage optimal.optimal degassing.
Dans le cas o le sablier comporte au moins deux compartiments communiquant l'un avec l'autre au moyen d'une chicane, le brassage de la poudre s'effectue par un lent retournement du sablier dans un premier sens, pour faire passer progressivement la poudre d'un compartiment à l'autre, puis par un lent retournement du sablier dans un deuxième sens opposé au premier sens pour faire In the case where the hourglass comprises at least two compartments communicating with each other by means of a baffle, the mixing of the powder is effected by a slow reversal of the hourglass in a first direction, to gradually pass the powder from one compartment to another, then by a slow reversal of the hourglass in a second direction opposite to the first direction to make
revenir la poudre dans le premier compartiment. return the powder to the first compartment.
Cette phase permet de désolidariser les grains de poudre les uns des autres lors du passage dans la chicane. Le brassage et le passage de la poudre d'un compartiment à l'autre peuvent être améliorés grâce à au moins une série d'oscillations autour de son axe horizontal au cours du cycle de retournement. Un deuxième objet de l'invention est une installation pour La mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit Celle-ci comprend: un dispositif de séchage et de dégazage, appelé "sablier", monté tournant autour d'un axe horizontal, comportant: * un conduit de chargement et de déchargement de la poudre communiquant avec: * un premier compartiment communiquant d'autre part avec: * une chicane communiquant elle-même avec: This phase makes it possible to separate the powder grains from each other when passing through the baffle. The mixing and passage of the powder from one compartment to another can be improved by at least one series of oscillations around its horizontal axis during the turning cycle. A second object of the invention is an installation for the implementation of the process which has just been described. It comprises: a drying and degassing device, called an "hourglass", mounted rotating about a horizontal axis, comprising: a conduit for loading and unloading the powder communicating with: a first compartment communicating with: a baffle communicating itself with:
* un deuxième compartiment.* a second compartment.
Le conduit de chargement et de déchargement et la chicane débouchent dans le premier compartiment de manière à ce que, pour une première série de positions angulaires du sablier, la poudre introduite dans le conduit de chargement et de déchargement, ou venant du deuxième compartiment, tombe et reste par gravité dans le premier compartiment La chicane débouche dans le deuxième compartiment de manière à ce que, pour une deuxième série de positions angulaires du sablier différentes des positions angulaires de la première série, la poudre venant du premier compartiment tombe progressivement et reste dans le second compartiment, la différence angulaire des deux séries de positions angulaires The loading and unloading duct and the baffle open into the first compartment so that, for a first series of angular positions of the hourglass, the powder introduced into the loading and unloading duct, or coming from the second compartment, falls and remains by gravity in the first compartment The baffle opens into the second compartment so that, for a second series of hourglass angular positions different from the angular positions of the first series, the powder from the first compartment falls gradually and remains in the second compartment, the angular difference of the two series of angular positions
correspondant avec les retournements du sablier. corresponding with the turning of the hourglass.
des moyens de chauffage du sablier; et heating means of the hourglass; and
des moyens de mise en rotation du sablier. means for rotating the hourglass.
Dans La réalisation préférentielle de cette installation, les moyens de chauffage sont des plaques chauffantes placées à l'extérieur des In the preferred embodiment of this installation, the heating means are heating plates placed outside the
compartiments et de la chicane.compartments and chicane.
De préférence, les moyens de mise en rotation du sablier sont constitués d'un motoréducteur communiquant un mouvement de lente rotation à un premier manchon d'un accouplement mobile à liberté radiale, un deuxième manchon étant solidaire d'un Preferably, the means for rotating the hourglass consist of a geared motor communicating a slow rotation movement to a first sleeve of a movable coupling to radial freedom, a second sleeve being secured to a
arbre d'entraînement en rotation du sablier. drive shaft in rotation of the hourglass.
Selon un aspect de l'invention, le sablier est monté libre en rotation sur le support mobile par l'intermédiaire de galets de roulement sur According to one aspect of the invention, the hourglass is rotatably mounted on the movable support by means of rollers on
lesquels il est posé au moyen de bandes de roulement. which it is laid by means of treads.
De préférence, les galets de roulement sont montés sur des boogies articulés disposés deux Preferably, the rollers are mounted on articulated boogies arranged two
à deux.together.
Selon un autre aspect de l'invention, l'installation est plus particulièrement constituée de: une enceinte à vide à l'intérieur de laquelle un ensemble mobile supportant en outre le sablier se déplaçant horizontalement par rapport à l'enceinte; une porte amovible fixée sur le support mobile pour fermer hermétiquement l'enceinte lorsque ledit ensemble mobile est placé à l'intérieur de l'enceinte, l'arbre d'entraînement en rotation traversant cette porte au moyen d'un passage tournant étanche, et sur laquelle le sablier est en appui dans sa position de chargement à l'extérieur de l'enceinte, l'arbre d'entraînement en rotation traversant cette porte au moyen d'un passage tournant étanche; un réceptacle de déchargement du sablier placé dans la partie inférieure de l'enceinte pour recevoir la poudre traitée issue de la conduite de chargement et de déchargement lorsque le sablier se trouve en position de déchargement à l'intérieur de l'enceinte; au moins un circuit de mise en dépression de l'enceinte; et une vanne à vide placée à la sortie du réceptacle de déchargement pour permettre l'isolation des parties amont et aval et l'évacuation sous vide According to another aspect of the invention, the installation is more particularly constituted of: a vacuum chamber inside which a mobile assembly further supporting the hourglass moving horizontally relative to the enclosure; a removable door fixed on the movable support for sealing the enclosure when said movable assembly is placed inside the enclosure, the rotating drive shaft passing through said door by means of a sealed rotating passage, and on which the hourglass is supported in its loading position outside the chamber, the rotating drive shaft passing through this door by means of a sealed rotating passage; an hourglass unloading receptacle placed in the lower part of the enclosure for receiving the treated powder from the loading and unloading pipe when the hourglass is in the unloading position inside the enclosure; at least one vacuum circuit of the enclosure; and a vacuum valve placed at the outlet of the unloading receptacle to allow the isolation of upstream and downstream parts and evacuation under vacuum
de la poudre vers une trémie de stockage. powder to a storage hopper.
Selon un autre aspect de l'invention, l'enceinte comprend des appuis inclinés sur lesquels viennent se poser, lors de la translation horizontale de l'ensemble mobile, des deuxièmes galets montés libres en rotation sur une plaque de base placée en-dessous du sablier pour que le sablier prenne appui sur l'enceinte, lorsqu'il se trouve à According to another aspect of the invention, the enclosure comprises inclined supports on which arise, during the horizontal translation of the movable assembly, second rollers mounted free to rotate on a base plate placed below the hourglass so that the hourglass takes support on the speaker, when it is
l'intérieur de celle-ci.inside of it.
L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises The invention and its various technical features will be better understood
à la lumière de la description qui suit. in the light of the following description.
Celle-ci est accompagnée de figures représentant respectivement: figures 1 A, l B, 1 C et 1 D, quatre croquis représentant en coupe le sablier dans quatre positions successives pendant un cycle du procédé selon l'invention; figure 2, une vue en coupe longitudinale de l'installation selon l'invention; figure 3, une coupe transversale selon la ligne A-A figurant sur la figure 2, représentant l'installation selon l'invention; figure 4, un graphique représentant un exemple de cycle de retournement du sablier de l'installation selon l'invention; et figure 5, deux installations selon l'invention This is accompanied by figures representing respectively: FIGS. 1A, 1B, 1C and 1D, four sketches showing in section the hourglass in four successive positions during a cycle of the method according to the invention; Figure 2 is a longitudinal sectional view of the installation according to the invention; Figure 3, a cross section along the line A-A in Figure 2, showing the plant according to the invention; FIG. 4 is a graph showing an exemplary turnaround cycle of the hourglass of the installation according to the invention; and FIG. 5, two installations according to the invention
dans une utilisation opérationnelle. in operational use.
Le concept principal du procédé selon l'invention consiste à mettre la poudre sous vide, à la brasser lentement tout en élevant sa température (par exemple jusqu'à 600 C, valeur maximale sur l'installation opérationnelle) A cet effet, on utilise un dispositif de séchage et de dégazage, repéré sur toutes les figures et appelé plus communément sablier Il est constitué d'une paroi 19 de forme The main concept of the process according to the invention is to put the powder under vacuum, to slowly stir it while raising its temperature (for example up to 600 C, maximum value on the operational installation). drying and degassing device, identified in all the figures and more commonly called hourglass It consists of a wall 19 of shape
très spéciale terminée à ses extrémités d'un flasque. very special ended at its ends with a flange.
Dans le procédé selon l'invention, le sablier 10 est mis dans une enceinte à l'intérieur de laquelle on fait le vide jusqu'à 10-6 T ( 1,333 10-4 Pa) Le sablier est élevé à une température qui peut dépasser 700 C Le brassage a lieu dans ces conditions de température et de pression La température de la poudre est suivie par des thermocouples plongeurs dans les compartiments In the process according to the invention, the hourglass 10 is placed in a chamber inside which the vacuum is evacuated to 10-6 T (1,333 10-4 Pa). The hourglass is raised to a temperature which can exceed 700 C The brewing takes place in these conditions of temperature and pressure The temperature of the powder is followed by thermocouples divers in the compartments
4 et 8.4 and 8.
La figure 1 A représente en coupe le sablier dans sa position de chargement de la poudre Cette dernière n'est pas repérée par une référence numérique sur les figures, mais est schématisée par une ou plusieurs taches de petits points L'entrée du sablier, constituée par la première extrémité d'un conduit de chargement et de déchargement 2 se trouve, dans cette position, au-dessus du corps du sablier , c'est-à-dire dans la position La plus haute qu'elle peut prendre, lors d'une rotation complète du sablier 10 Cette position est utilisée pour canaliser la poudre, destinée à être traitée, à l'intérieur du sablier 10 La poudre tombe par gravité le long de la canalisation de chargement et de déchargement 2 pour arriver dans un premier compartiment 4 qui communique avec la conduite de chargement et de déchargement 2 par sa deuxième extrémité. Une fois que la poudre se trouve dans ce premier compartiment 4, le cycle de brassage peut commencer Le sablier 10 comporte un deuxième compartiment 8 relié au premier compartiment 4 par l'intermédiaire d'une chicane 6 Les positions relatives des deux compartiments 4 et 8 et leur communication avec la chicane 6 doivent être telles que, dans la position de chargement représentée par la figure 1 A, la poudre reste sur une paroi interne 16 du premier compartiment 4 sans pouvoir FIG. 1A is a sectional view of the hourglass in its position of loading the powder. The latter is not marked by a numerical reference in the figures, but is schematized by one or more spots of small dots. by the first end of a loading and unloading duct 2 is, in this position, above the body of the hourglass, that is to say in the highest position it can take, when This position is used to channel the powder, to be treated, inside the hourglass. The powder falls by gravity along the loading and unloading pipe 2 to arrive in a first compartment. 4 which communicates with the loading and unloading pipe 2 by its second end. Once the powder is in this first compartment 4, the brewing cycle can begin The hourglass 10 comprises a second compartment 8 connected to the first compartment 4 via a baffle 6 The relative positions of the two compartments 4 and 8 and their communication with the baffle 6 must be such that, in the loading position shown in FIG. 1A, the powder remains on an inner wall 16 of the first compartment 4 without being able to
progresser vers le deuxième compartiment 8. progress towards the second compartment 8.
Les parois externes des deux compartiments 4 et 8 et de la chicane 6 sont recouvertes partiellement par des moyens de chauffage 12, qui sont de préférence des plaques chauffantes Une fois la poudre complètement introduite dans le premier compartiment 4, le sablier 10 est mis en rotation dans un premier sens, symbolisé par la flèche de la figure 1 B Pour la forme de sablier représentée sur ces premières figures, cette rotation est de l'ordre du quart de tour En effet, dans ce cas, le premier compartiment 4 se trouve au-dessus du deuxième compartiment 8 et La poudre tombe naturellement par gravité dans La chicane 6 et dans le deuxième compartiment 8 Un déflecteur 14 se situe à L'entrée de la chicane 6 Sa fonction est d'empêcher La poudre de retourner directement dans le conduit de chargement et de déchargement 2, lorsque L'on veut la faire tomber dans Le deuxième compartiment 8 Sur ces figures, ce déflecteur 14 constitue Le prolongement d'une des deux parois The outer walls of the two compartments 4 and 8 and the baffle 6 are partially covered by heating means 12, which are preferably heating plates. Once the powder is completely introduced into the first compartment 4, the hourglass 10 is rotated. in a first sense, symbolized by the arrow of Figure 1 B For the hourglass shape shown in these first figures, this rotation is of the order of a quarter turn In this case, the first compartment 4 is at above the second compartment 8 and the powder falls naturally by gravity in the baffle 6 and in the second compartment 8 A deflector 14 is located at the entrance of the baffle 6 Its function is to prevent the powder from returning directly into the conduit loading and unloading 2, when it is desired to make it fall into the second compartment 8 In these figures, this deflector 14 constitutes the extension of one of the two walls
du conduit de chargement et de déchargement 2. loading and unloading pipe 2.
Dans l'exemple représenté ici, la chicane 6 est constituée principalement de deux segments de tubes droits communiquant entre eux par un angle aigu La chicane 6 communique avec les deux compartiments 4 et 8 en étant orientée de manière à former avec les parois internes 16 et 18 constituant Les fonds respectifs des deux compartiments 4 et 8, un angle aigu Ainsi, la poudre se trouvant dans le premier compartiment 4 doit franchir trois changements brutaux de direction avant de tomber dans le fond du deuxième compartiment 8 Cette forme de réalisation n'est qu'un exemple, toute autre forme de chicane pouvant être employée dès l'instant In the example represented here, the baffle 6 consists mainly of two segments of straight tubes communicating with each other by an acute angle. The baffle 6 communicates with the two compartments 4 and 8 while being oriented so as to form with the internal walls 16 and 18 constituting the respective bottoms of the two compartments 4 and 8, an acute angle Thus, the powder in the first compartment 4 must cross three abrupt changes in direction before falling into the bottom of the second compartment 8 This embodiment is not an example, any other form of chicane that can be used from the moment
que le brassage désiré est obtenu. that the desired stirring is obtained.
Pour que la poudre descende complètement dans le deuxième compartiment 8, et surtout pour que Le cycle de brassage et de traitement thermique puisse avoir lieu, le sablier 10 est animé de In order for the powder to drop completely into the second compartment 8, and especially so that the brewing and heat treatment cycle can take place, the hourglass 10 is driven by
plusieurs Lentes rotations successives et inversées. several slow successive and inverted rotations.
De ce fait, le sablier se trouve lentement secoué et La poudre descend progressivement jusqu'au fond As a result, the hourglass is slowly shaken and the powder gradually descends to the bottom
du deuxième compartiment 8 o elle est brassée. second compartment 8 where it is brewed.
En référence à la figure 1 C, Le cycle se poursuit par un retournement inversé du sablier En effet, la flèche de cette figure 1 C indique un sens inversé par rapport au sens symbolisé par La flèche de la figure l B Dans la position représentée, un demi-tour complet du sablier 10 a été effectué Le deuxième compartiment 8 se trouve With reference to FIG. 1C, the cycle continues with an inverted reversal of the hourglass. Indeed, the arrow of this FIG. 1C indicates a direction reversed with respect to the direction symbolized by the arrow of FIG. 1B. In the position shown, a complete half-turn of the hourglass 10 was performed The second compartment 8 is located
maintenant au-dessus du premier compartiment 4. now above the first compartment 4.
La poudre tombe donc naturellement par gravité dans la chicane 6, puis de nouveau dans le premier compartiment 4 De manière analogue, le cycle comprend de préférence, une phase d'agitation analogue à celle ayant lieu lorsque le deuxième compartiment 8 est en bas Cette agitation avec le premier compartiment 4 placé en bas est toutefois généralement de plus grande amplitude Il est en effet nécessaire d'assurer la descente complète de toute la poudre se trouvant dans la chicane 6 et dans le deuxième The powder therefore falls naturally by gravity into the baffle 6, and then again into the first compartment 4. In a similar manner, the cycle preferably comprises a stirring phase similar to that which takes place when the second compartment 8 is at the bottom. with the first compartment 4 placed at the bottom, however, is generally of greater amplitude It is indeed necessary to ensure the complete descent of all the powder in the baffle 6 and in the second
compartiment 8.compartment 8.
Le nombre de transferts entre les cavités 4 et 8, ainsi que les cycles d'oscillation sont The number of transfers between cavities 4 and 8, as well as the oscillation cycles are
fonction de certains paramètres.according to certain parameters.
Enfin, comme le montre la figure 1 D, une ultime rotation dans le même sens d'un quart de tour permet de placer l'entrée du conduit de chargement et de déchargement 2 en-dessous de l'ensemble formé par les deux compartiments 4 et 8 et la chicane 6 De ce fait, la totalité de la poudre revenue dans le premier compartiment 4 tombe dans ce conduit de chargement et de déchargement 2 et peut être réceptionnée en-dessous du sablier Finally, as shown in FIG. 1D, an ultimate rotation in the same direction of a quarter of a turn makes it possible to place the inlet of the loading and unloading duct 2 below the assembly formed by the two compartments 4 and 8 and the baffle 6 As a result, all the powder returned to the first compartment 4 falls into this loading and unloading conduit 2 and can be received below the hourglass
par un éventuel réceptacle.by a possible receptacle.
La figure 2 montre en coupe longitudinale, l'ensemble de l'installation de séchage et de dégazage selon l'invention Cette dernière comprend principalement l'ensemble constitué du four lui-même, c'est-à-dire l'enceinte à vide 20 et le sablier , équipé de ses moyens de mise en rotation qui se trouvent à sa droite Cet ensemble est monté solidaire sur un chariot 16 mobile en translation horizontale par rapport au sol 18 Le système de FIG. 2 shows in longitudinal section, the entire drying and degassing installation according to the invention. The latter mainly comprises the assembly consisting of the oven itself, that is to say the vacuum chamber. 20 and the hourglass, equipped with its rotation means which are on its right This assembly is mounted integral on a carriage 16 movable in horizontal translation relative to the ground 18 The system of
translation par vis mère n'est pas représenté ici. translation by mother screw is not shown here.
L'installation comprend d'autre part, une enceinte fixée par rapport au sol 18 et à l'intérieur de laquelle vient se loger le sablier 10 pour que les opérations de séchage et de dégazage y soient effectuées Cette enceinte 20 est complétée d'une porte amovible 30, équipée d'un joint 31, montée sur l'ensemble du sablier 10 et du support mobile 16 L'enceinte 20 est également complétée d'un premier orifice de mise en dépression se présentant de préférence sous la forme d'un bouchon 44 rapporté sur les parois de l'enceinte 20, et d'un réceptacle de sortie 52 de la poudre, placé dans la partie inférieure de l'enceinte 20 et débouchant dans une The installation also comprises an enclosure fixed with respect to the ground 18 and inside which the hourglass 10 is housed so that the drying and degassing operations are carried out. This enclosure 20 is completed by a removable door 30, equipped with a seal 31, mounted on the assembly of the hourglass 10 and the movable support 16 The enclosure 20 is also completed with a first depression opening which is preferably in the form of a plug 44 attached to the walls of the chamber 20, and an outlet receptacle 52 of the powder, placed in the lower part of the chamber 20 and opening into a
vanne à vide 54.vacuum valve 54.
Le chargement en poudre du sablier 10 a lieu lorsque celui-ci est placé en dehors de l'enceinte Une fois ce chargement effectué, le sablier est introduit à l'intérieur de l'enceinte qui est fermée hermétiquement à l'aide de la porte étanche 30 Celle-ci est montée fixe par rapport au support mobile 16 Le vide est alors fait à l'intérieur de l'enceinte à l'aide d'au moins un circuit de dépression symbolisé par le bouchon 44 The loading powder hourglass 10 takes place when it is placed outside the enclosure Once this loading done, the hourglass is introduced inside the chamber which is hermetically closed using the door This is fixedly mounted relative to the mobile support 16 The vacuum is then made inside the enclosure using at least one vacuum circuit symbolized by the plug 44
placé dans la partie supérieure de l'enceinte 20. placed in the upper part of the enclosure 20.
1 1 En fait, il est préférable d'utiliser un premier circuit primaire pour commencer à faire lentement le vide dans l'enceinte sans aspirer la poudre placée dans le sablier 10 Un deuxième circuit secondaire est ensuite utilisé pour obtenir plus rapidement In fact, it is preferable to use a first primary circuit to start slowly evacuating the enclosure without sucking up the powder placed in the hourglass. A second secondary circuit is then used to obtain more quickly.
la dépression désirée.the desired depression.
Le sablier 10 et ses moyens d'entraînement en rotation sont montés mobiles en translation sur le chariot 16 pour permettre l'entretien du sablier 10 sans montage ni sans démontage de celui-ci, et le chargement de la poudre dans celui-ci Toutefois, le procédé de séchage et de dégazage selon l'invention peut être mis en oeuvre avec une installation dans laquelle un trou de chargement serait prévu dans le haut de l'enceinte et dans laquelle le sablier resterait à l'intérieur de l'enceinte Une telle installation permettrait de supprimer le chariot mobile 16, la porte 30 et son système d'étanchéité et le système de positionnement du sablier à l'intérieur de l'enceinte Par contre, une telle installation nécessiterait donc une ouverture supplémentaire de chargement prévue dans la partie supérieure de l'enceinte et de revoir les opérations The hourglass 10 and its rotational drive means are mounted movable in translation on the carriage 16 to allow the maintenance of the hourglass 10 without mounting or dismounting thereof, and the loading of the powder therein However, the drying and degassing process according to the invention can be implemented with an installation in which a loading hole would be provided in the top of the enclosure and in which the hourglass would remain inside the enclosure. installation would remove the mobile carriage 16, the door 30 and its sealing system and the hourglass positioning system inside the enclosure On the other hand, such an installation would therefore require an additional loading opening provided in the part upper enclosure and review operations
nécessaires à l'entretien.necessary for maintenance.
Les moyens d'entraînement en rotation du sablier 10 se composent d'un motoréducteur 22 fixé sur le chariot mobile 16 IL entraîne un axe d'entraînement 26 du sablier 10, au moyen d'un ensemble de transmission symbolisé en traits interrompus par une courroie 24 Cette dernière entraîne en rotation l'arbre de transmission 26 par l'intermédiaire d'un accouplement mobile à liberté The means for rotating the hourglass 10 consist of a geared motor 22 fixed to the movable carriage 16 IL drives a drive shaft 26 of the hourglass 10, by means of a transmission assembly symbolized in dashed lines by a belt 24 The latter rotates the transmission shaft 26 via a movable coupling at liberty
radiale 25 qui est de préférence un joint de OLDHAM. radial 25 which is preferably an OLDHAM joint.
Celui-ci n'est pas dessiné en détail sur la figure 2 Néanmoins, la courroie 24 entraîne un premier manchon de ce joint de OLDHAM, le deuxième manchon de ce joint étant solidaire de l'arbre d'entraînement 26 L'emploi d'un tel joint permettant une légère variation de position en hauteur (quelques millimètres) de l'arbre d'entraînement 26 s'explique par le fait que le sablier 10 doit subir de fortes différences de température entre les différentes phases du procédé et donc une légère dilatation des éléments porteurs du sablier 10 De plus, il doit également subir une légère variation de hauteur dans son positionnement à l'intérieur de l'enceinte En effet, il est nécessaire de mettre le sablier en appui dans l'enceinte 20 durant la totalité This is not shown in detail in FIG. 2 Nevertheless, the belt 24 drives a first sleeve of this OLDHAM seal, the second sleeve of this seal being integral with the drive shaft 26. such a seal allowing a slight variation in position in height (a few millimeters) of the drive shaft 26 is explained by the fact that the hourglass 10 must undergo large temperature differences between the different phases of the process and therefore a slight In addition, it must also undergo a slight height variation in its positioning inside the enclosure. Indeed, it is necessary to put the hourglass in support in the enclosure 20 during the entire
du procédé de séchage et de dégazage. the drying and degassing process.
L'arbre d'entraînement 26 est de préférence creux Ceci permet le passage de liaison d'alimentation des plaques chauffantes 12 du sablier et d'éventuels thermocouples de contrôle également implantés sur le sablier 10 Cet arbre d'entraînement 26 traverse la porte 30 L'étanchéité est alors assurée par un passage tournant étanche 27 placé The driving shaft 26 is preferably hollow. This allows the feed-through passage of the hourglass heating plates 12 and possible control thermocouples also implanted on the hourglass 10. This drive shaft 26 passes through the door 30 L. sealing is then provided by a sealed rotating passage 27 placed
autour de l'arbre d'entraînement 26. around the drive shaft 26.
Sur la figure 2, l'ensemble mobile du sablier 10 et du chariot mobile 16 est représenté en position intermédiaire, c'est-à-dire que le sablier est à moitié sorti de l'enceinte 20 Dans la position de chargement de la poudre, cet ensemble est complètement sorti de l'enceinte 20 Le sablier 10 est alors monté en porte-à-faux sur le chariot mobile 16 Précisément, il est suspendu au moyen d'un tourillon 34 placé dans au moins une encoche 36 solidaire de la porte 30 Ce tourillon 34 est solidaire du sablier 10 et est placé à la hauteur de la paroi supérieure du tablier 10, à côté du In FIG. 2, the moving assembly of the hourglass 10 and of the mobile carriage 16 is represented in the intermediate position, that is to say that the hourglass is halfway out of the enclosure 20 In the position of loading the powder , this assembly is completely out of the enclosure 20 The hourglass 10 is then mounted cantilever on the mobile carriage 16 Precisely, it is suspended by means of a pin 34 placed in at least one notch 36 integral with the door 30 This pin 34 is integral with the hourglass 10 and is placed at the height of the upper wall of the deck 10, next to the
flasque de droite 46 du sablier 10.right flange 46 of the hourglass 10.
L'ensemble du sablier 10 s'appuie également sur la porte 30 par des appuis inférieurs 38. Pour mettre le sablier 10 dans sa position de séchage et de dégazage, l'ensemble mobile est alors translaté vers la gauche de la figure, jusqu'à ce que le sablier 10 prenne la position esquissée en traits mixtes, la porte 30 étant appliquée contre l'extrémité droite de la cuve 20 Cette dernière se trouve donc fermée hermétiquement grâce au joint 31 placé sur la porte 30 et prenant appui sur la face de la cuve 20 Pour placer le sablier 10 en appui dans la cuve 20, cette dernière comprend des appuis inclinés 48 fixés sur son fond et positionnés en correspondance avec des galets de positionnement fixés en- dessous du sablier 10, sur une plaque de base 60, mais libres en rotation autour d'axes The assembly of the hourglass 10 also rests on the door 30 by lower supports 38. To put the hourglass 10 in its drying and degassing position, the moving assembly is then translated to the left of the figure, until that the hourglass 10 takes the position sketched in phantom, the door 30 being applied against the right end of the tank 20 The latter is thus sealed thanks to the seal 31 placed on the door 30 and bearing on the face of the tank 20 To place the hourglass 10 in support in the tank 20, the latter comprises inclined supports 48 fixed on its bottom and positioned in correspondence with positioning rollers fixed below the hourglass 10, on a base plate 60 , but free in rotation around axes
horizontaux et faisant ainsi office de roulettes. horizontally and thus acting as rollers.
Lors de la translation du sablier 10, le positionnement relatif des galets de positionnement et des appuis inclinés 48 est tel que chaque galet de positionnement 50 vient tangenter et rouler sur un appui incliné 48 Le sablier 10 se trouve alors légèrement soulevé La translation de l'ensemble mobile se termine par l'arrivée des galets de positionnement 50 sur une portion horizontale des appuis inclines 48 correspondant à la position de travail du sablier 10 Ce dernier se trouve alors décroché du crochet de fixation 36 et n'est plus During translation of the hourglass 10, the relative positioning of the positioning rollers and inclined supports 48 is such that each positioning roller 50 is tangent and roll on an inclined support 48 The hourglass 10 is then slightly raised The translation of the mobile assembly ends with the arrival of the positioning rollers 50 on a horizontal portion of the inclined supports 48 corresponding to the working position of the hourglass 10 The latter is then unhooked from the hook 36 and is no longer
supporté par la porte 30.supported by the door 30.
En référence à la figure 3, le degré de liberté en rotation horizontale du sablier 10 est assuré par le fait que ce dernier est placé sur des galets de roulement 40 placés à l'extérieur des flasques 46 du sablier 10 Pour faciliter la visualisation de ces galets de roulement 40, la moitié gauche de la figure 3 est une coupe verticale de la figure 2 au niveau de la ligne A-A Les galets de roulement 40 sont groupés deux par deux au moyen With reference to FIG. 3, the degree of freedom in horizontal rotation of the hourglass 10 is ensured by the fact that the latter is placed on rollers 40 placed on the outside of the flasks 46 of the hourglass 10. 40, the left half of Figure 3 is a vertical section of Figure 2 at the line AA The rollers 40 are grouped two by two by means of
de bras articulés 56 formant ainsi des boogies. articulated arms 56 thus forming boogies.
Chaque boogie est articulé autour d'un axe horizontal d'articulation 58 solidaire de la plaque de base Each boogie is articulated about a horizontal hinge axis 58 integral with the base plate
du sablier 10.Hourglass 10.
A l'extérieur de chacun des flasques 46 (figure 2), le sablier 10 possède une bande de roulement 42 Chacune d'elles est placée sur au moins deux boogies de galets de roulement 40 placés en correspondance en-dessous d'elles, de telle sorte que le sablier 10 peut tourner librement autour de son axe horizontal car il ne repose que sur des Outside each of the flanges 46 (Figure 2), the hourglass 10 has a tread 42 Each of them is placed on at least two boogies of rollers 40 placed in correspondence below them, of such that the hourglass 10 can rotate freely about its horizontal axis because it rests only on
galets de roulement 40.rollers 40.
Sur la figure 3 est représenté le bouchon 44 symbolisant les moyens de mise en dépression de L'enceinte 20 Une arrivée d'eau 62 est également représentée sur le haut de l'enceinte 20 Elle est destinée à la circulation d'eau entre les deux parois de l'enceinte 20 La présence de la double paroi de l'enceinte 20 permet une circulation permanente d'eau autour du sablier 10 pour maintenir une température de sécurité sur la surface extérieure FIG. 3 shows the plug 44 symbolizing the means for causing the enclosure 20 to depressurize. A water inlet 62 is also shown on the top of the enclosure 20. It is intended for the circulation of water between the two. The walls of the enclosure 20 The presence of the double wall of the enclosure 20 allows a permanent flow of water around the hourglass 10 to maintain a temperature of safety on the outer surface
de l'enceinte 20.of the enclosure 20.
Sur la partie gauche de la figure 3, se trouve une large canalisation 64 permettant à un circuit secondaire de faire le vide dans l'enceinte En dessous de cette dernière est représenté le réceptacle inférieur 52 Un cône de déchargement 66 est également prévu en-dessous du sablier 10, fixé à la base 60 de celui-ci Ce cône de déchargement 66 permet de guider la poudre à la sortie du sablier On the left-hand part of FIG. 3, there is a wide duct 64 allowing a secondary circuit to evacuate in the enclosure. Below this latter is shown the lower receptacle 52. An unloading cone 66 is also provided below. hourglass 10, fixed to the base 60 thereof This discharge cone 66 guides the powder at the exit of the hourglass
dans le réceptacle 52.in the receptacle 52.
Ce type de montage du sablier 10 sur des galets de roulement 54 permet de limiter les pressions de contact et d'autoriser une légère élévation verticale de l'axe du sablier 10 sans induire de contraintes L'élévation est due à une variation de diamètre d'appui sur les galets de roulement This type of assembly of the hourglass 10 on rollers 54 makes it possible to limit the contact pressures and to allow a slight vertical rise in the axis of the hourglass 10 without inducing stresses. The rise is due to a variation in the diameter of the bearing on the rollers
occasionnée par la dilatation thermique. caused by thermal expansion.
Les axes et les galets de roulement 40 sont réalisés de préférence en métaux réfractaires et céramiques pour assurer un fonctionnement dans un environnement ne permettant pas de lubrification The shafts and the rollers 40 are preferably made of refractory and ceramic metals to ensure operation in an environment that does not allow lubrication
des contacts.contacts.
L'utilisation d'une telle installation The use of such an installation
se fait par le procédé suivant.is done by the following method.
La première opération consiste à placer la poudre dans le sablier 10, puis à introduire le sablier dans l'enceinte 20 Cette opération est suivie de la mise sous vide de l'intérieur de l'enceinte 20 La poudre est ensuite brassée lentement à l'intérieur du sablier 10 selon un cycle déterminé de retournements du sablier, dont un exemple est donné plus loin Ce cycle de brassage varie dans de très larges proportions Le chauffage de la poudre peut être incrémenté par palier ou bien effectué par une montée continue de la température Après le cycle de brassage, la poudre est refroidie naturellement Finalement, elle est évacuée du sablier tout en étant maintenue sous vide en vue de son The first operation is to place the powder in the hourglass 10, then to introduce the hourglass into the chamber 20 This is followed by the evacuation of the inside of the chamber 20 The powder is then slowly brewed to the interior of the hourglass 10 according to a determined cycle of hourglass turnarounds, an example of which is given later This stirring cycle varies in very large proportions The heating of the powder may be incremented stepwise or effected by a continuous rise in temperature After the brewing cycle, the powder is cooled naturally Finally, it is removed from the hourglass while being kept under vacuum for its
stockage dans une trémie.storage in a hopper.
Le volume de poudre mis en jeu est de The volume of powder involved is
préférence de l'ordre de six litres. preferably of the order of six liters.
Un exemple de cycle de brassage de la poudre est schématisé sur la figure 4 Le repère O correspond à la position de chargement du sablier. La première rotation vers La droite du sablier dépasse les 110 Le sablier 10 subit alors un nombre déterminé d'oscillations lentes d'amplitude croissante pour atteindre dans certains cas 90 O Le sablier 10 est ensuite retourné de 180 et est à nouveau soumis à des oscillations de plus grandes amplitudes pouvant dépasser 90 et pendant lesquelles la poudre An example of a powder mixing cycle is shown schematically in FIG. 4. The mark O corresponds to the loading position of the hourglass. The first rotation to the right of the hourglass exceeds 110 The hourglass 10 then undergoes a determined number of slow oscillations of increasing amplitude to reach in some cases 90 O The hourglass 10 is then returned from 180 and is again subjected to oscillations larger amplitudes that may exceed 90 and during which the powder
est transférée des cavités 4 à 8 et vice versa. is transferred from cavities 4 to 8 and vice versa.
Les différentes rotations du sablier sont The different rotations of the hourglass are
symbolisées par les flèches en forme d'arc de cercle. symbolized by arrows in the shape of an arc.
Les nombres encerclés affectés à ces flèches sont The circled numbers assigned to these arrows are
représentatifs de La chronologie de ces rotations. representative of the chronology of these rotations.
En référence à la figure 5, l'installation est utilisée dans un ensemble de dégazage et de remplissage d'enveloppes pour compactage isostatique à chaud Sur cette figure, deux installations ont été schématisées Celle de droite montre un premier sablier 10 enfermé dans une enceinte 20 Cette première installation schématise une opération de dégazage L'installation de gauche montre un deuxième sablier 10 dans une position de chargement Ce With reference to FIG. 5, the installation is used in a set of degassing and filling of envelopes for hot isostatic compaction. In this figure, two installations have been schematized. The one on the right shows a first hourglass 10 enclosed in an enclosure. This first installation schematizes a degassing operation The installation on the left shows a second hourglass 10 in a loading position Ce
deuxième sablier 10 est sorti de l'enceinte 20. second hourglass 10 has left the enclosure 20.
L'ensemble est placé dans une enceinte de confinement pour permettre d'effectuer les différentes opérations sous atmosphère spéciale, ou pour éviter The whole is placed in a containment to allow to carry out the various operations under special atmosphere, or to avoid
des problèmes de contamination.contamination problems.
En dessous de chaque enceinte 20, est placé un réceptacle de sortie 52 pour récupérer la poudre traitée Ce réceptacle 52 aboutit à une vanne à vide 54 Cette dernière est adaptée pour le transfert de La poudre En aval de chaque vanne à vide 54 se trouve une trémie 56 dont la contenance correspond à celle des sabliers 10 Chaque trémie 56 est suivie d'un dispositif de convoyage permettant Below each enclosure 20, is placed an outlet receptacle 52 for recovering the treated powder. This receptacle 52 results in a vacuum valve 54. The latter is adapted for the transfer of the powder. Downstream of each vacuum valve 54 is a hopper 56 whose capacity corresponds to that of hourglasses 10 Each hopper 56 is followed by a conveying device allowing
le transfert de la poudre vers une zone d'utilisation. the transfer of the powder to a zone of use.
Grâce à la vanne à vide 54, l'ensemble aval est maintenu en atmosphère contrôlée, et plus précisément sous vide, alors que l'enceinte 20 doit être ouverte et le sablier 10 rechargé A la partie inférieure de chaque trémie 56, se trouve une buse calibrée et amovible Elle assure l'obturation par accumulation en sortie sur la face supérieure d'un couloir vibrant 58. Le remplissage est alimenté par deux voies comprenant chacune une enceinte et un sablier Un dispositif en trident 62 comprend au moins deux branches qui peuvent être isolées du reste de l'équipement par des vannes à vide 54 A, 54 B Au centre du trident se trouve un dispositif de contrôle 64 permettant de vérifier le niveau de remplissage With the vacuum valve 54, the downstream assembly is maintained in a controlled atmosphere, and more precisely under vacuum, while the chamber 20 must be open and the hourglass 10 reloaded at the bottom of each hopper 56, is a calibrated and removable nozzle It ensures the accumulation closure output on the upper face of a vibrating corridor 58. The filling is fed by two channels each comprising an enclosure and an hourglass A trident device 62 comprises at least two branches that can isolated from the rest of the equipment by means of vacuum valves 54 A, 54 B In the center of the trident there is a control device 64 for checking the level of filling
de la gaine 67.sheath 67.
La partie comprise entre les vannes 54, The part between the valves 54,
54 A et 54 B est sous vide en permanence. 54 A and 54 B is under vacuum permanently.
Le remplissage peut s'effectuer de la manière suivante, par exemple pour la voie de gauche: raccordement de la gaine 67 et mise sous vide par un circuit raccordé au trident (non représenté); ouverture de la vanne 54; transfert de la poudre du sablier dans la trémie 56; fermeture de la vanne 54 (rechargement du sablier possible); ouverture de la vanne 54 A; mise en route du couloir vibrant 58; suivi du niveau dans la gaine par 64; arrêt du couloir vibrant 58; fermeture de la vanne 54 A. La gaine 67 est ensuite obturée par un appareil de sertissage et de soudage non représenté ici L'utilisation de deux voies de séchage et de dégazage permet de remédier à un éventuel manque de poudre sur l'une des deux voies au cours The filling can be carried out in the following manner, for example for the left channel: connection of the sheath 67 and evacuation by a circuit connected to the trident (not shown); opening of the valve 54; transfer of the hourglass powder into the hopper 56; closing valve 54 (hourglass reloading possible); opening of the valve 54 A; starting the vibrating corridor 58; tracking the level in the sheath by 64; stopping the vibrating corridor 58; closing the valve 54 A. The sheath 67 is then closed by a crimping and welding apparatus not shown here The use of two drying and degassing routes makes it possible to remedy a possible lack of powder on one of the two tracks during
du remplissage.filling.
L'ensemble de l'installation peut être piloté par un automate programmable qui gère le cycle de traitement de la poudre Ce dernier comprend un vidage primaire lent, puis la mise sous vide The entire system can be controlled by a programmable controller that manages the powder treatment cycle. The latter includes a slow primary emptying and then the vacuum
secondaire, le chauffage et les rotations du sablier. secondary, heating and hourglass rotations.
Cet automate programmable peut également gérer les sécurités associées aux fonctions vide, température This programmable controller can also manage the safety associated with the functions vacuum, temperature
et ouverture des vannes.and opening the valves.
L'ensemble décrit sur la figure 5 n'est qu'un exemple d'utilisation de l'installation selon l'invention On peut en effet envisager d'autres montages possibles utilisant des voies multiples The assembly described in FIG. 5 is only an example of use of the installation according to the invention. It is possible to envisage other possible arrangements using multiple channels.
disposées par exemple en carrousel. arranged for example in a carousel.
On peut également envisager le chargement direct du sablier dans l'enceinte en prévoyant une issue supplémentaire dans la partie supérieure de l'enceinte. Le traitement de la poudre peut également être effectuésous atmosphère contrôlée ou en atmosphère réactive Un montage en boite à gants peut même être envisagé pour le traitement de produits toxiques. L'ensemble décrit par la figure 5 est particulièrement prévu pour l'encapsulation sous vide de poudre destinée à une densification par One can also consider the direct loading of the hourglass into the enclosure by providing an additional outlet in the upper part of the enclosure. The treatment of the powder can also be carried out in a controlled atmosphere or in a reactive atmosphere. A glove box assembly can even be envisaged for the treatment of toxic products. The assembly described in FIG. 5 is particularly suitable for vacuum encapsulation of powder intended for densification by
pressage isostatique à chaud.hot isostatic pressing.
Le choix des matériaux peut rendre l'installation compatible avec des produits The choice of materials can make the installation compatible with products
pharmaceutiques ou alimentaires par exemple. pharmaceutical or food, for example.
Claims (7)
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| US3280470A (en) * | 1964-07-23 | 1966-10-25 | Robert L Kuntz | Method and apparatus for oven dehydrating compounds |
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| FR2451718A1 (en) * | 1979-03-21 | 1980-10-17 | Richter Gedeon Vegyeszet | EQUIPMENT FOR THE TREATMENT OF WET SOLIDS, IN PARTICULAR PULPUS MATERIAL, BY HEATING OR COOLING |
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1990
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1991
- 1991-04-02 EP EP91400894A patent/EP0451048B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-02 AT AT91400894T patent/ATE108015T1/en not_active IP Right Cessation
- 1991-04-02 DE DE69102666T patent/DE69102666T2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB191509971A (en) * | 1915-07-08 | 1916-05-04 | Elias Djandiery | Improvements in Grain Drying Apparatus. |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2660423B1 (en) | 1992-06-12 |
| EP0451048B1 (en) | 1994-06-29 |
| DE69102666D1 (en) | 1994-08-04 |
| DE69102666T2 (en) | 1995-01-12 |
| ATE108015T1 (en) | 1994-07-15 |
| EP0451048A1 (en) | 1991-10-09 |
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