FR2792544A1 - Dispositif melangeur de poudre - Google Patents
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Abstract
Selon l'invention, le dispositif mélangeur de poudre (20) comprend un corps cylindrique (22) de section circulaire et d'axe longitudinal sensiblement horizontal (Ox), étanche et présentant deux parois en forme de disque et une paroi annulaire, un disque (23) placé de manière coaxiale à l'intérieur dudit corps, le bord dudit disque (23) étant sensiblement en contact avec la paroi annulaire afin de partager ledit corps en deux compartiments cylindriques de volume sensiblement égal ledit disque (23) étant muni sur chacune de ses faces, d'au moins une aube servant à guider ladite poudre pendant la rotation dudit disque (23) jusqu'à un orifice de transfert traversant ledit disque (23), de façon à permettre le passage d'au moins une partie de la poudre d'un compartiment à l'autre à chaque tour de disque (23), lesdites aubes étant décalées angulairement, un arbre de transmission horizontal solidaire du centre dudit disque pour entraîner ledit disque (23) en rotation, et des moyens moteurs (24) assurant un mouvement de rotation dudit arbre de transmission.
Description
La présente invention concerne un dispositif mélangeur de poudre. De
manière plus spécifique, mais non exclusive, la présente invention concerne un dispositif mélangeur de poudre spécialement adapté au traitement de poudre radioactive, telle que du dioxyde de plutonium (PuO2). Un tel dispositif mélangeur de poudre doit à la fois respecter les contraintes d'homogénéité, de granulométrie et de composition isotopique de la poudre, tout en évitant la formation de ségrégations, et respecter les contraintes de sûreté et de criticité inhérentes au caractère fissible de la
poudre radioactive.
Les dispositifs mélangeurs de poudre proposés jusqu'à aujourd'hui ne permettent pas de répondre efficacement à ces deux conditions. Afin d'atteindre ce but, l'invention prévoit un dispositif mélangeur de poudre, caractérisé en ce qu'il comprend - un corps cylindrique de section circulaire et d'axe longitudinal sensiblement horizontal, étanche et présentant deux parois en forme de disque et une paroi annulaire, ledit corps étant muni d'au moins un orifice de remplissage situé en partie haute dudit corps et d'au moins un orifice de vidange débouchant dans le fond dudit corps, - un disque placé de manière coaxiale à l'intérieur dudit corps, le bord dudit disque étant sensiblement en contact avec la paroi annulaire afin de partager ledit corps en deux compartiments cylindriques de volume sensiblement égal, ledit disque étant muni, sur chacune de ses faces, d'au moins une aube sensiblement en contact au moins avec la paroi en forme de disque adjacente à ladite aube, ladite aube servant à guider ladite poudre pendant la rotation dudit disque jusqu'à un tronçon d'extrémité radialement interne de ladite aube, adjacent à un orifice de transfert traversant ledit disque, de façon à permettre le passage d'au moins une partie de la poudre d'un compartiment à l'autre à chaque tour de disque, lesdites aubes étant décalées angulairement, - un arbre de transmission horizontal solidaire du centre dudit disque pour entraîner ledit disque en rotation, et - des moyens moteurs assurant un mouvement de rotation dudit
arbre.
Cette solution utilisant un disque à aubes placé dans un corps cylindrique et muni d'orifices de transfert permet de réaliser
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l'homogénéisation par mélange de la poudre contenue dans le corps
cylindrique d'une manière très efficace.
Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, pour respecter les contraintes de criticité, il est prévu que la largeur de la paroi annulaire du corps cylindrique est inférieure à une valeur fixée par les contraintes de sûreté et de criticité. De cette manière, on obtient un corps cylindrique de type "plat" présentant une section circulaire relativement
grande par rapport à sa dimension axiale ou longitudinale.
La masse de poudre contenue dans le dispositif mélangeur de poudre doit être connue, à la fois pour obtenir des lots de masse similaire et pour limiter cette masse, afin de permettre un mélange optimum, fonction
du volume total du corps cylindrique servant de réservoir de mélange.
Un autre but de la présente invention est donc de permettre la mesure en continu de la masse du corps cylindrique servant de réservoir à la poudre, notamment pendant la phase de remplissage afin de stopper l'alimentation en poudre lorsque le niveau de remplissage optimal est atteint. Ce but est atteint par le fait que le dispositif mélangeur de poudre comporte, en outre, un châssis rigide et un système de pesée par suspension du corps cylindrique, tel qu'un peson, comportant un élément déformable relié audit chassis et auquel est suspendu le corps cylindrique. Dans ce cas, on comprend que la variation de longueur de l'élément déformable représente la variation du poids du corps cylindrique, notamment au cours
de son remplissage par la poudre.
La présente invention a également pour but de répondre aux contraintes de sécurité liées aux risques sismiques afin de procurer un dispositif mélangeur de poudre présentant une liberté de mouvement
contrôlée et limitée.
Afin d'atteindre ce but, il est prévu que le dispositif mélangeur de poudre comprend, en outre, un ensemble de guidage en translation verticale du corps cylindrique, monté sur ledit châssis. Cet ensemble de guidage permet un débattement limité et contrôlé en translation verticale du corps cylindrique, mais cet ensemble de guidage effectue une limitation stricte du mouvement du corps cylindrique selon toutes les autres directions
(mouvements horizontaux et rotations).
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D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
apparaîtront à la lecture de la description suivante en se référant aux dessins
annexés, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du mode de réalisation préféré d'un dispositif mélangeur de poudre selon la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la direction II-11 de la figure 1, - la figure 3 est une vue agrandie et partiellement transparente d'une partie du dispositif mélangeur de poudre visible sur la figure 2 qui comprend le corps cylindrique susceptible d'être rempli de poudre, - la figure 4 est une vue agrandie de la zone IV de la figure 1, la figure 5 est une vue schématique partiellement transparente du corps cylindrique en projection depuis sa face avant,
- la figure 6 est une vue en coupe partielle selon la direction VI-
VI de la figure 5 représentant la zone de rattachement entre le disque et une des aubes, - la figure 7 est une vue agrandie du détail VII de la figure 5, - la figure 8 est une vue en section transversale selon la ligne VIII-VIII de la figure 5, - la figure 9 est une vue partielle agrandie en projection d'un orifice de transfert visible selon la direction IX de la figure 8, - la figure 10 est une représentation schématique vue de côté de la liaison cinématique entre le corps cylindrique et le châssis du dispositif mélangeur de poudre, - la figure 11 est une vue en perspective schématique illustrant les liaisons mécaniques entre le corps cylindrique et le châssis du dispositif mélangeur de poudre, et - les figures 12 à 15 représentant la réalisation matérielle de
certaines des liaisons mécaniques illustrées sur la figure 11.
Sur les figures annexées, la référence 20 désigne d'une manière générale le dispositif mélangeur de poudre objet de la présente invention, lequel se compose essentiellement d'un châssis 21 et d'un corps cylindrique 22 servant de réservoir de mélange pour la poudre à mélanger et/ou
homogénéiser.
L'espace cylindrique du corps 22 est divisé en deux compartiments cylindriques V1 et V2 de volume sensiblement égal au
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moyen d'un disque à aubes 23 coaxial avec le corps 22 et dont la structure
sera exposée plus en détails ci-après.
La mise en rotation de ce disque à aubes 23 est réalisée au moyen d'un moteur 24 fixé au châssis 21 et d'une chaîne de transmission entre le moteur 24 et un arbre de transmission 25, horizontal et solidaire du disque
23, afin de permettre l'entraînement en rotation de ce disque à aubes 23.
Pour des raisons qui seront énoncées ci-après, le moteur 24 possède un arbre de sortie vertical orienté vers le haut et la chaîne de transmission comporte successivement au moins un joint de cardan 26, avantageusement deux joints de cardan 26, et un système de renvoi d'angle 27 relié à l'arbre
de transmission 25.
Selon la présente invention, il est prévu, en outre des moyens d'étanchéité entre le corps cylindrique 22 et l'arbre de transmission 25, notamment à l'endroit o l'arbre de transmission 25 traverse la paroi du
corps cylindrique.
Il est également nécessaire de prévoir des moyens d'étanchéité entre l'intérieur du corps cylindrique 22 et son environnement extérieur, par exemple grâce à des joints annulaires statiques 28 et 28' comme on peut le
voir sur les figures 1 et 4.
En effet, comme indiqué sur la figure 4, le corps cylindrique 22 est ouvert au niveau de son axe de révolution (Ox), du côté de l'arbre de transmission 25, afin de permettre la liaison entre l'arbre de transmission 25 et le disque à aubes. Un manchon cylindrique 22, permet le logement de l'arbre de transmission 25, d'une part, et réalise le prolongement de la paroi arrière en forme de disque ouverte du corps cylindrique 22 (avec interposition du joint d'étanchéité 28') jusqu'au boîtier du renvoi d'angle 27,
d'autre part.
Sur les figures 2 et 3, les signes de référence NI et N2 représentent respectivement le niveau minimal et le niveau maximal de remplissage en poudre du corps cylindrique 22 formant le réservoir de mélange du dispositif 20 selon la présente invention. Ces niveaux NI et N2 sont avantageusement placés en dessous du centre O de la section circulaire du corps cylindrique du fait que le transfert de la poudre d'un compartiment
à l'autre s'effectue au-dessus de ce centre comme il sera expliqué ciaprès.
Comme expliqué précédemment, le disque à aubes 23 vertical sépare le volume intérieur du corps cylindrique 22 en deux compartiments
cylindriques V1 et V2 d'égale capacité.
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Selon une autre caractéristique essentielle de la présente invention, le corps cylindrique 22 présente une géométrie dite sous critique correspondant à une épaisseur maximale du corps cylindrique autorisée par les contraintes de sûreté et de criticité qui, combinée avec le volume maximum de la charge à mélanger (volume inférieur au demi volume du corps cylindrique 22), entraîne un diamètre important du corps cylindrique
22. Le corps cylindrique présente ainsi une symétrie "plate".
Un orifice de remplissage 22a permet l'introduction de la poudre dans le corps cylindrique 22 au niveau de sa partie supérieure, tandis qu'un orifice de vidange 22b débouchant dans le fond du corps cylindrique 22 permet, en combinaison avec une vanne de vidange 29, l'évacuation de la
poudre, après son homogénéisation.
Le disque à aubes 23 présente un diamètre égal au diamètre intérieur du corps cylindrique 22 afin de permettre l'obtention d'un contact pratiquement étanche isolant les deux compartiments avant et arrière, VI et V2 respectivement. En effet, il existe un jeu entre le disque à aubes et le corps cylindrique afin de permettre leur mouvement relatif, ce jeu n'empêchant pas complètement les fuites de poudre qui restent toutefois
suffisamment minimes pour ne pas gêner le mélange.
On se reportera aux figures 5 à 9 qui vont maintenant être décrites en relation avec la structure du disque à aubes 23 constituant l'organe interne mobile du corps cylindrique 22 qui forme le réservoir de poudre. Le disque à aubes 23 comporte, sur chacune de ses faces avant et arrière, respectivement 23, et 232, deux aubes 30 placées symétriquement l'une par rapport à l'autre par rapport au centre O, les quatre aubes 30 étant
angulairement régulièrement décalées de 90 .
Chaque aube 30 présente en section transversale (figure 5) une forme de virgule ou de cil s'étendant essentiellement radialement depuis le bord périphérique du disque 23, avec un contact pratiquement étanche avec la paroi annulaire du corps cylindrique, en direction de l'axe de rotation (Ox), jusqu'à une zone centrale 23a circulaire du disque 23 ayant un rayon
de préférence inférieur ou égal à un quart du rayon du disque 23.
Chaque aube 30 a essentiellement la forme d'un L comportant une tige constituant le tronçon sensiblement radial 30a, lequel est courbe, et un tronçon d'extrémité radialement interne 30b qui forme le pied du L.
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Chaque aube 30 est associée à un orifice de transfert 31 traversant de part en part la zone centrale 23a du disque 23 et présentant une section transversale sensiblement rectangulaire. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de la présente invention, le tronçon d'extrémité radialement interne 30b de chaque aube s'étend le long d'une portion du bord dudit orifice de transfert 31 correspondant. De préférence, comme illustré sur la figure 5, le tronçon d'extrémité radialement interne 30b de chaque aube présente une forme en U s'étendant le long d'une portion du bord dudit orifice de transfert 31 correspondant appartenant à trois des quatre côtés de la section de cet orifice. Ainsi, lorsqu'une aube 30 sort, par rotation, de la masse de poudre, elle entraîne un volume élémentaire de poudre qui va s'échapper complètement dans l'autre compartiment. Ceci est possible du fait que lorsque l'aube 30 est dans sa position la plus haute, l'orifice de transfert 31 correspondant est au-dessus du centre O du disque 23, le niveau maximum de poudre étant au-dessous de O, et le tronçon d'extrémité radialement interne 30b forme un godet percé évacuant de l'autre côté du disque tout ce volume élémentaire de poudre qui aura glissé le long du tronçon sensiblement radial 30a au fur et à
mesure de l'élévation de cette aube 30.
De cette manière, les aubes 30 assurent, lors de la rotation du disque 23, l'entraînement de la poudre qui glisse par gravité le long de chaque tronçon sensiblement radial 30a en direction de l'orifice de transfert 31 correspondant, permettant ainsi le passage d'une partie de la poudre d'un
compartiment à l'autre.
Le guidage de la poudre tel qu'il vient d'être décrit est possible car les aubes 30 comportent un chant latéral 30c (figure 6) et un chant d'extrémité radialement externe 30d (figure 7) qui présentent une forme biseautée permettant pratiquement un contact d'étanchéité avec les parois du corps cylindrique 22, respectivement avec la paroi en forme de disque
correspondante et avec la paroi annulaire.
Il est bien entendu qu'un nombre différent d'aubes 30 peut être prévu sur chaque face 23, et 232 du disque à aubes 23, pourvu qu'une aube
au moins soit présente sur chacune de ses deux faces.
La masse de poudre transférée d'un compartiment à l'autre à chaque demi-tour du disque 23 dépend du nombre et de la section des orifices de transfert 31. Si cette masse transférée équivaut à 1/8e' de la masse totale, au bout d'un demi-tour de disque, le nombre d'interfaces
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créées dans le milieu est de 8. Au bout d'un tour entier (2 cycles) ce nombre est 82. De cette manière, on crée un nombre d'interfaces entre les deux charges initiales remplissant respectivement les deux compartiments V1 et V2 qui croît de façon exponentielle: on effectue de cette manière un mélange par quartage qui permet d'atteindre rapidement un nombre d'interfaces très élevé c'est-à-dire un mélange de poudre réalisé de manière optimale pour l'obtention d'une composition granulométrique et isotopique
homogène tout en évitant l'apparition de ségrégations.
Comme il a été annoncé précédemment, le dispositif mélangeur de poudre selon la présente invention est également spécialement adapté pour permettre la mesure, en continu, de la masse du corps cylindrique 22 rempli de poudre, notamment au cours de son remplissage. De cette manière on peut facilement connaître le moment o il est nécessaire de stopper l'alimentation en poudre par l'orifice de remplissage 22a alors que la poudre
a atteint le niveau nominal N1.
A cet effet, le dispositif mélangeur de poudre 20 comporte un système de pesée par suspension monté sur le châssis 21 et auquel est suspendu le corps cylindrique 22 (voir figures 10 et 11). Avantageusement, ce système de pesée par suspension est du type peson 34 et comporte un élément déformable sous la forme d'un élément piézo-électrique. Ce peson est placé sensiblement en alignement vertical avec le centre O du disque 23,
au-dessus du corps cylindrique 22.
Ainsi, on comprend que la variation de la masse du corps cylindrique 22 au cours de son remplissage va engendrer un allongement dont l'amplitude, de l'ordre de 0,5 mm environ, permet de déterminer la
masse de poudre contenue dans le corps cylindrique 22.
Du fait du déplacement en translation verticale du corps cylindrique 22 au cours de son remplissage, il est nécessaire que la chaîne de transmission entre l'arbre de sortie du moteur 24 et l'arbre de transmission 25, à savoir les deux joints de cardans 26 et le renvoi d'angle 27, suive les mouvements ascendant ou descendant du corps cylindrique 22 sans les gêner afin de ne pas perturber la mesure de la masse du corps cylindrique. L'ensemble renvoi d'angle 27, arbre de transmission 25 et disque à aube 23 étant indéformable et solidaire du corps cylindrique 22, ce sont les degrés de liberté accordés par les deux joints de cardan 26 qui permettent à cet ensemble de suivre les mouvements du corps cylindrique
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22. En effet, ces joints de cardan 26 permettent de compenser les variations d'alignement entre l'arbre de sortie du moteur 24 et l'arbre d'entrée du renvoi
d'angle 27 lié au corps cylindrique 22 mobile.
De cette manière, le dispositif mélangeur de poudre 20 comporte une chaîne de transmission entre, d'une part, les moyens moteurs solidaires du châssis 21 et, d'autre part, l'arbre de transmission 25, cette chaîne de transmission étant apte à suivre le mouvement du corps cylindrique au cours
de son remplissage, de sa vidange et/ou de la rotation du disque.
La liaison cinématique entre le peson 34, et, d'une part, le corps cylindrique 22 et, d'autre part, le châssis 21 est illustrée schématiquement
sur la figure 10 qui représente également la chaîne de transmission précitée.
Après, ou éventuellement pendant, le remplissage du corps cylindrique 22, le mélange s'effectue alors que le disque à aubes 23 est en rotation. De ce fait, le corps cylindrique 22 subit, outre un déplacement en translation verticale vers le bas limité, une rotation autour de l'axe vertical (Oz) et un mouvement de basculement autour d'un axe horizontal (A) parallèle à son axe de rotation (Ox) comme il sera décrit ci-après. Afin que ce mouvement de basculement possible ne perturbe pas la mesure de masse effectuée par le peson 34, une liaison articulée supplémentaire est prévue entre le corps cylindrique 22 et le châssis 21 au niveau du peson 34: deux liaisons rotules D et F sont respectivement réalisées entre le peson 34 et, d'une part, le châssis 21 et, d'autre part, la partie supérieure du corps cylindrique 22, sensiblement en alignement vertical avec l'axe de symétrie vertical (Oz) du corps cylindrique 22 comme on peut le voir sur les figures
10 et 1 l.
Du fait de la mobilité, limitée, du corps cylindrique 22, il est prévu que le dispositif mélangeur de poudre 20 comprenne, en outre, au moins un vibrateur 35 monté sur ledit corps cylindrique 22 afin d'en faciliter sa vidange en minimisant de cette manière la rétention de poudre sur les parois internes du corps cylindrique 22, en fonctionnement normal ou en cas de blocage accidentel de la rotation du disque 23. De préférence, comme illustré sur la figure 2, deux vibrateurs 35 sont montés symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie (Ox, Oz) du corps cylindrique 22. Dans ce cas, comme illustré sur la figure 10, la liaison entre la vanne de vidange 29 et le conduit de vidange 36 ainsi que la liaison entre l'orifice de remplissage 22a et le conduit de remplissage 37 est assurée par des
soufflets 38.
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Lorsque le dispositif mélangeur de poudre 20 objet de la présente invention est utilisé pour réaliser l'homogénéisation d'un lot de poudre radioactive, notamment du dioxyde de plutonium (PuO2), laquelle peut être destinée à la préparation de combustible (MOX) pour des centrales nucléaires, il est bien entendu que ce dispositif mélangeur de poudre 20 est
placé dans une boîte à gants afin de l'isoler de son environnement extérieur.
Toutefois, cette précaution est insuffisante pour assurer le respect des contraintes de sécurité requises qui sont liées aux risques sismiques d'o la nécessité, dans ce type d'application au moins, de prévoir un système mécanique adapté qui doit limiter les mouvements possibles du corps cylindrique 22 par rapport au châssis 21 afin d'empêcher la projection du corps cylindrique 22 au travers de la boîte à gants en cas de séisme. En raison de la nécessité d'effectuer la pesée du corps cylindrique 22, les degrés de liberté de ce corps cylindrique doivent être limités par une liaison supplémentaire qui est un guidage en translation verticale. Ce guidage en translation verticale est réalisé par un ensemble de guidage en translation verticale qui doit minimiser les perturbations engendrées au niveau de la
pesée à cause des forces de frottement qu'il provoque.
Les figures 11 à 13 illustrent cet ensemble de guidage en translation verticale du corps cylindrique 22 par rapport au châssis 21, ce guidage étant assuré par une association de liaisons (A, B et C) qui bloquent suffisamment de degrés de liberté du corps cylindrique 22 par rapport au châssis 21 pour empêcher la projection du corps cylindrique 22 contre les parois de la boîte à gants en cas de séisme tout en étant d'une conception qui minimise les efforts dus au frottement suivant toutes les composantes
verticales (c'est-à-dire d'axe Oz).
Cet ensemble de guidage comprend tout d'abord une liaison linéaire annulaire A d'axe vertical (Oz) entre le corps cylindrique 22 et le châssis 21 (voir figure 11), sensiblement alignée verticalement avec le
peson 34 formant le système de pesée.
Les figures 12 et 13 illustrent les détails de construction de cette liaison linéaire annulaire A: un cylindre de section circulaire 22c d'axe vertical monté sur le corps cylindrique 22 par l'une de ses extrémités, est monté glissant, avantageusement par l'intermédiaire d'une douille à billes 40, dans le logement intérieur cylindrique de section circulaire d'une sphère intérieure 42. En outre, une pièce de liaison 21a, solidaire du châssis 21 et présentant un logement intérieur de forme sphérique, constitue ce que l'on
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nommera une sphère extérieure coopérant avec ladite sphère intérieure 42
pour former une liaison rotule.
Ainsi, la douille à billes 40 minimise les forces de frottement en direction verticale entre le cylindre 22c et la sphère intérieure 42 de sorte que le cylindre 22c peut se translater suivant l'axe vertical (Oz) situé à une
distance L du chassis 21 et également tourner autour de cet axe vertical.
L'axe de basculement horizontal A autour duquel le corps cylindrique 22 est autorisé à basculer passe par le centre de la liaison
linéaire annulaire A comme on peut le voir sur la figure 11.
On comprend qu'il est tout à fait indispensable de limiter le débattement angulaire du corps cylindrique 22 autour de l'axe A: cette rotation est limitée par la réalisation des liaisons B et C visibles en relation avec les figures 11 et 14 à 15. Ces liaisons B et C sont considérées comme constituant chacune une liaison ponctuelle d'axe normal horizontal longitudinal parallèle à (Ox) autorisant un mouvement en translation
verticale entre la partie inférieure du corps cylindrique 22 et le chassis 21.
A cet effet, les liaisons ponctuelles B et C sont réalisées toutes les deux de la manière suivante: un rail de guidage vertical 21b, solidaire du châssis 21, présente une section transversale horizontale en forme de U et comporte un fond et deux parois latérales parallèles formant un chemin de roulement vertical, orthogonal à l'axe longitudinal horizontal (Ox) du
corps cylindrique 22.
Ces liaisons ponctuelles B et C comprennent, en outre, un galet cylindrique 44 de section circulaire dont le diamètre est sensiblement égal à la largeur du rail 21b de sorte que sa surface périphérique forme une surface de roulement annulaire, d'axe sensiblement horizontal et parallèle à la
direction transversale (Oy), apte à rouler sur le chemin de roulement précité.
Ce galet cylindrique 44 est relié avantageusement au corps cylindrique 22 par un axe matériel 22d dont la première extrémité est solidaire dudit corps cylindrique 22 et dont la deuxième extrémité forme une liaison rotule, grâce à un roulement à rotule 46 visible sur la figure 14, avec le galet cylindrique 44. De cette manière, le roulement à rotule 46 assure la translation verticale du galet 44 par roulement, sans glissement, sur le chemin de roulement du rail 21b, même si l'axe 22d n'est pas perpendiculaire au fond du rail 21b, ce
qui diminue les efforts verticaux dus au frottement.
En outre, les liaisons ponctuelles B et C empêchent la rotation du corps cylindrique 22 autour de l'axe vertical (Oz), rotation engendrée sous
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l'effet dynamique de la masse de poudre en mouvement pendant le mélange qui tend à faire tourner le corps cylindrique 22 autour de l'axe A, du fait de la force de réaction F (figure 15) exercée par le chemin de roulement sur le
galet 44.
Du fait de la rotation autour de l'axe (Oz) et du basculement du corps cylindrique 22 autour de l'axe A, le galet 44 de chacune des deux liaisons ponctuelles B et C peut être amené à se translater par glissement latéralement selon la direction horizontale transversale (Oy). Cette translation limitée est autorisée par un jeu de montage de quelques millimètres entre le bord arrière de la paroi latérale du galet 44 constituant
la surface de roulement annulaire et le fond du rail 21b.
Il est à noter que du fait que le jeu précité est relativement limité A, les liaisons B et C sont considérées comme ponctuelles et non comme
linéaires annulaires.
En fonctionnement, la rotation du corps cylindrique 22 autour de l'axe A est supposée de faible amplitude, de sorte que les galets 44 n'arrivent jamais en butée contre le fond du rail 21b au niveau de ces liaisons B ou C. En outre, ce glissement du galet 44 provoque un effort transversal qui s'oppose au mouvement selon la direction (Oy) du corps cylindrique 22 qui ne perturbe pas la mesure du poids puisqu'il n'est pas orienté suivant l'axe
vertical (Oz).
Ainsi, on obtient un guidage en translation verticale du corps cylindrique 22 qui évite que celui-ci ne soit projeté contre les parois de la boîte à gants en cas de séisme car en fonctionnement normal, ce guidage en translation verticale autorise deux degrés de liberté seulement du corps cylindrique 22 par rapport au châssis 21 c'est-à-dire une translation d'axe
(Oz) et une rotation autour de l'axe A parallèle à l'axe (Ox).
En cas de séisme, ces deux degrés de liberté sont limités - la translation suivant l'axe (Oz) est limitée par le peson 34 en premier lieu. Ensuite, même si ce dernier venait à céder, la conception de la liaison linéaire annulaire A est telle que le cylindre 22c coulisserait sous l'effet de la gravité dans la sphère intérieure 42 jusqu'à ce que le corps cylindrique 22 arrive en butée sur cette sphère intérieure 42, elle-même bloquée en translation par rapport au châssis 21, de sorte que la translation verticale descendante du corps cylindrique 22 serait alors bloquée; et la rotation autour de l'axe A du corps cylindrique 22 (rotation autour d'un axe parallèle à l'axe Ox) est limitée par la réalisation des liaisons
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pratiquement ponctuelles B et C. En effet, si le corps cylindrique 22 basculait d'un angle anormalement important autour de l'axe A, le galet 44 de la liaison B ou C viendrait alors en butée contre le fond du rail associé 21b. Il est à noter que pour maintenir les efforts au niveau desliaisons B et C dans le plan (Ox, Oy) à un niveau constant minimum, il est nécessaire d'équilibrer l'ensemble chaîne de transmission/corps cylindrique 22 de sorte que le centre de gravité G soit toujours situé dans le plan (Oy,
Oz) lorsque le niveau de remplissage du corps cylindrique 22 varie.
De manière particulièrement avantageuse, au moins deux dispositifs mélangeur de poudre 20 tels que décrits précédemment peuvent être utilisés pour mettre en oeuvre un procédé de refroidissement et de mise en lots d'une poudre à la sortie d'un four, tel qu'un four de calcination qui participe à la dernière étape de retraitement du combustible nucléaire, selon les étapes suivantes: a) on commande lesdits moyens moteur 24 de chaque dispositif mélangeur de poudre 20 pour entraîner en rotation le disque 23 de chaque dispositif mélangeur de poudre, b) on relie ladite sortie du four à l'orifice de remplissage 22a du corps cylindrique 22 d'un premier dispositif mélangeur de poudre, c) on effectue, de manière contrôlée, le remplissage en poudre du corps cylindrique 22 du premier dispositif mélangeur de poudre, avantageusement pendant la rotation dudit disque, d) on transfère ladite sortie du four à l'orifice de remplissage 22a du corps d'un deuxième dispositif mélangeur de poudre avant que le corps cylindrique 22 dudit premier dispositif mélangeur de poudre soit rempli de moitié, e) on vide ledit corps dudit premier dispositif mélangeur de poudre dans au moins un récipient pendant qu'on effectue, de manière contrôlée, le remplissage en poudre du corps cylindrique 22 dudit deuxième dispositif mélangeur de poudre avec retour à l'étape c) pour le deuxième
dispositif mélangeur de poudre.
Selon une caractéristique préférée de la présente invention, le contrôle du remplissage de chaque corps cylindrique 22 est réalisé par la mesure du poids dudit corps cylindrique 22 pendant son remplissage, grâce
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audit système de pesée par suspension, alors que la rotation dudit disque 23
réalise le mélange en continu de ladite poudre.
De cette manière, on réalise le passage entre un flux de poudre continu (PuO2 en sortie du four de calcination) à un flux discontinu (vidange alternative du corps cylindrique 22 de l'un des deux (ou plus) dispositifs mélangeur de poudre en sortie duquel on obtient des lots de poudre aux
caractéristiques très similaires).
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Claims (26)
1. Dispositif mélangeur de poudre (20), caractérisé en ce qu'il comprend: - un corps cylindrique (22) de section circulaire et d'axe longitudinal sensiblement horizontal (Ox), étanche et présentant deux parois en forme de disque et une paroi annulaire, ledit corps étant muni d'au moins un orifice de remplissage (22a) situé en partie haute dudit corps et d'au moins un orifice de vidange (22b) débouchant dans le fond dudit corps, un disque (23) placé de manière coaxiale à l'intérieur dudit corps, le bord dudit disque (23) étant sensiblement en contact avec la paroi annulaire afin de partager ledit corps en deux compartiments cylindriques de volume sensiblement égal, ledit disque (23) étant muni, sur chacune de ses faces, d'au moins une aube (30) sensiblement en contact au moins avec la paroi en forme de disque adjacente à ladite aube (30), ladite aube (30) servant à guider ladite poudre pendant la rotation dudit disque (23) jusqu'à un tronçon d'extrémité radialement interne (30b) de ladite aube, adjacent à un orifice de transfert (31) traversant ledit disque (23), de façon à permettre le passage d'au moins une partie de la poudre d'un compartiment à l'autre à chaque tour de disque (23), lesdites aubes (30) étant décalées angulairement, - un arbre de transmission horizontal (25) solidaire du centre dudit disque pour entraîner ledit disque (23) en rotation, et - des moyens moteurs (24) assurant un mouvement de rotation dudit arbre
de transmission.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites aubes (30) présentent sensiblement une forme en L, ledit tronçon d'extrémité radialement interne (30b) formant le pied du L et s'étendant le
long d'une portion du bord dudit orifice de transfert (31) correspondant.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites aubes (30) présentent un tronçon sensiblement radial (30a) qui constitue la
tige du L et qui est courbe.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits orifices de transfert (31) ont une section sensiblement rectangulaire, ladite portion d'extrémité radialement interne (30b) des aubes présentant une forme en U s'étendant le long d'une portion du bord dudit orifice de
1 5 2792544
transfert (31) correspondant appartenant à trois des côtés de la section dudit orifice.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que ledit disque (23) porte, sur chacune de ses faces, deux aubes (30) placées symétriquement l'une par rapport à l'autre, les quatre
aubes (30) étant angulairement régulièrement décalées de 90 .
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que chaque aube (30) s'étend sensiblement radialement depuis le bord dudit disque (23), sensiblement en contact avec ladite paroi annulaire du corps cylindrique (22), jusqu'à une zone centrale du disque
ayant un rayon inférieur ou égal à un quart du rayon dudit disque (23).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens d'étanchéité entre
ledit corps cylindrique (22) et ledit arbre de transmission (25).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un châssis (21) rigide et un système de pesée par suspension dudit corps cylindrique (22), tel qu'un peson, comportant un élément déformable (34) relié audit châssis (21) et auquel est suspendu ledit corps cylindrique (22), la variation de longueur dudit élément déformable (34) représentant la variation du poids dudit
corps cylindrique (22), notamment au cours de son remplissage.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une chaîne de transmission (26, 27) entre, d'une part, lesdits moyens moteurs (24) solidaires dudit châssis (21), et, d'autre part, ledit arbre de transmission (25), ladite chaîne de transmission étant apte à suivre le mouvement du corps cylindrique (22) au cours de son remplissage, de sa
vidange et/ou de la rotation du disque (23).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite
chaîne de transmission comporte au moins un joint de cardan (26).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens moteurs (24) comprennent un arbre de sortie vertical et en ce que ladite chaîne de transmission comporte, en outre, un système de renvoi d'angle (27) entre ledit joint de cardan (26) et ledit arbre de transmission (25).
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12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11,
caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une liaison rotule (D, F) entre, d'une part, ledit chassis (21), et ledit élément déformable (34) et, d'autre
part, entre ledit élément déformable (34) et ledit corps cylindrique (22).
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 12,
caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, au moins un vibrateur (35)
monté sur ledit corps cylindrique (22) afin d'en faciliter sa vidange.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 13,
caractérisé en ce que ledit élément déformable (34) est un élément piézo-
électrique.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un ensemble de guidage en translation verticale (A, B, C) dudit corps cylindrique (22), monté sur ledit
châssis (21).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit ensemble de guidage comprend une liaison linéaire annulaire (A) d'axe vertical entre ledit corps cylindrique (22) et ledit châssis (21), ladite liaison linéaire annulaire (A) étant sensiblement alignée avec ledit élément
déformable (34).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite liaison linéaire annulaire (A) comprend un cylindre (22c) d'axe sensiblement vertical fixé à la partie supérieure dudit corps cylindrique (22) et monté coulissant dans le logement cylindrique intérieur d'une sphère (42), et une pièce de liaison (21a) solidaire dudit châssis (21) et présentant un logement intérieur de forme sphérique coopérant avec ladite sphère (42)
pour former une liaison rotule.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite liaison linéaire annulaire (A) comprend, en outre, une douille à billes (40) disposée entre ledit cylindre (22c) et ladite sphère (42) afin de minimiser les
forces de frottement en direction verticale.
19. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit ensemble de guidage comprend, en outre, au moins une liaison ponctuelle (B, C), d'axe normal horizontal, entre la partie inférieure dudit corps
cylindrique (22) et ledit châssis (21).
20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que ladite liaison ponctuelle (B, C) comprend un rail de guidage (21lb) vertical, solidaire dudit chassis (21), présentant une section en forme de U et comportant un fond et deux parois latérales parallèles formant un chemin de roulement vertical orthogonal audit axe longitudinal horizontal (Ox) dudit corps cylindrique (22), et un galet cylindrique (44) de section circulaire dont le diamètre est sensiblement égal à la largeur dudit rail de sorte que sa surface périphérique forme une surface de roulement annulaire, d'axe sensiblement horizontal et orthogonal audit axe longitudinal horizontal (Ox), apte à rouler sur ledit chemin de roulement, ledit galet cylindrique (44) étant relié audit corps cylindrique (22) par un axe matériel (22d) dont
la première extrémité est solidaire dudit corps cylindrique (22).
21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que la deuxième extrémité dudit axe matériel (22d) forme une liaison rotule avec
ledit galet cylindrique (44).
22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19 à 21,
caractérisé en ce que ledit ensemble de guidage comprend deux liaisons ponctuelles (B, C) disposées symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie vertical (Oz, Ox) du corps cylindrique (22) passant par son axe
horizontal longitudinal (Ox).
23. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il existe un jeu transversal d'axe horizontal transversal (Oy) entre le fond dudit rail de guidage (21lb) et ledit galet cylindrique (44) de façon à autoriser un certain débattement angulaire dudit corps cylindrique (22) autour d'un axe longitudinal horizontal supplémentaire (A) passant par la rotule de ladite
liaison linéaire annulaire (A).
24. Procédé de refroidissement et de mise en lots d'une poudre à la sortie d'un four, utilisant au moins deux dispositifs mélangeurs de poudre
(20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en
ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) on commande lesdits moyens moteurs (24) de chaque dispositif mélangeur de poudre (20) pour entraîner en rotation le disque (23) de chaque dispositif mélangeur de poudre, b) on relie ladite sortie du four à l'orifice de remplissage (22a) du corps cylindrique (22) d'un premier dispositif mélangeur de poudre,
18 2792544
c) on effectue, de manière contrôlée, le remplissage en poudre du corps cylindrique (22) du premier dispositif mélangeur de poudre, avantageusement pendant la rotation dudit disque, d) on transfèere ladite sortie du four à l'orifice de remplissage (22a) du corps d'un deuxième dispositif mélangeur de poudre avant que le corps cylindrique (22) dudit premier dispositif mélangeur de poudre soit rempli de moitié, e) on vide ledit corps dudit premier dispositif mélangeur de poudre dans au moins un récipient pendant qu'on effectue, de manière contrôlée, le remplissage en poudre du corps cylindrique (22) dudit deuxième dispositif mélangeur de poudre avec retour à l'étape c) pour le deuxième dispositif
mélangeur de poudre.
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que lesdits dispositifs mélangeurs de poudre sont du type défini à la revendication 8 et en ce que le contrôle du remplissage de chaque corps cylindrique (22) est réalisé par la mesure du poids dudit corps cylindrique (22) pendant son remplissage, grâce audit système de pesée par suspension, alors que la
rotation dudit disque (23) réalise le mélange en continu de ladite poudre.
26. Utilisation du dispositif mélangeur de poudre (20) selon l'une
quelconque des revendications 1 à 23, caractérisée en ce qu'il est placé dans
une boîte à gant et en ce que ledit corps cylindrique (22) contient une poudre radioactive, de préférence du dioxyde de plutonium (PuO:), destinée
à la préparation de combustible pour des centrales nucléaires.
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