WO2012080420A2 - Module de pressage de pastilles - Google Patents

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WO2012080420A2
WO2012080420A2 PCT/EP2011/072956 EP2011072956W WO2012080420A2 WO 2012080420 A2 WO2012080420 A2 WO 2012080420A2 EP 2011072956 W EP2011072956 W EP 2011072956W WO 2012080420 A2 WO2012080420 A2 WO 2012080420A2
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WO
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barrel
pellets
module
pellet
pressing
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PCT/EP2011/072956
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WO2012080420A3 (fr
Inventor
Jean Philippe Bayle
Aurélien Jankowiak
Christian Federici
Original Assignee
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
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Publication date
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Publication of WO2012080420A2 publication Critical patent/WO2012080420A2/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B30B11/08—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space co-operating with moulds carried by a turntable
    • B30B11/10—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space co-operating with moulds carried by a turntable intermittently rotated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
    • B30B15/026—Mounting of dies, platens or press rams

Definitions

  • the subject of the present invention is a module for pressing pellets from powders, which comprises, to increase production rates, a rotating barrel provided with a circular series of dies in which the pressing is done successively as the barrel rotates.
  • the barrel also passes a filling device that successively fills the powder matrices, and in front of an ejection device that removes the pellets once they are formed.
  • a filling device that successively fills the powder matrices
  • an ejection device that removes the pellets once they are formed.
  • the pressing is in fact concentrated on a particular angular sector, of small extent, during which the cylinder remains stationary, and the demolding takes place normally in the same place .
  • the excess powder then has fewer possibilities to spread and can be more easily recovered by a suction device.
  • the invention relates to a pellet pressing module, comprising an envelope, a barrel rotating in the envelope around a vertical axis and provided with a circle of dies for the pellets, a recess under which the dies extend and into which they open, and lower punches and opposite upper punches in pairs, each of which slides vertically in the barrel, the lower punches being able to penetrate into the dies and to cross them to pass in the of course, the lower punches being able to penetrate the dies and to withdraw into the recess, the module further comprising: static position adjusting devices of the lower punches and upper acting on outer ends of the lower and upper punches protruding out of the barrel; a cylinder support insert which is movable alternately in the direction of the axis by driving the barrel; the position adjustment device of the upper punches comprising an interruption at an angular sector of the module where it is replaced by a mobile device for compressing one of the upper punches, and the position adjustment device of the lower
  • the vertical movements of the punches which are responsible for the pressing of the powder and the ejection of the pellet are not performed by the static position control device (the cams or slides) but by vertically movable autonomous devices. , which do not impose to move the barrel.
  • the compression is carried out by lowering the compression device, and the demolding responsible for the ejection by lowering the barrel.
  • the piston comprises a partition surrounding the barrel and surrounded by the casing, the partition being immobile in rotation and supporting the barrel by a rolling bearing.
  • the partition surrounding the barrel limits the possibilities of dissemination of powders while providing a firm support. The firmness is even greater when the partition slides in the cylindrical envelope.
  • the partition can be placed on a fixed base by a jack with circular section.
  • the partition comprises a flange extending above a bottom of the recess.
  • This flange may delimit partition windows that extend up to the dies, the partition extending above the windows, and the rolling bearing includes an upper bearing above the windows and a lower bearing below. Windows.
  • a characteristic aspect of the invention appears when the module is divided into equal angular sectors each corresponding to a workstation, each comprising one of the dies and at least one auxiliary device disposed around the envelope, the auxiliary devices each performing a function. different and including in particular a matrix filling device, the mobile compression device and a device for discharging the pellets out of the barrel, preferably to adjacent and successive angular sectors of the module.
  • Auxiliary devices may further comprise a pellet tester located at the same angular sector as the mobile compression devices or a cleaning device at another of the angular sectors.
  • the angular sectors are six and comprise successively, as auxiliary devices: the device for filling the dies; the mobile compression device; the device for discharging the pellets; the cleaning device; a punch lubrication device; and a punch inspection device.
  • the matrix filling device, the mobile compression device and the pellets ejection device can be repeated in several copies, the punch lubrication device and the inspection device remaining in a single unit around the barrel. and the cleaning device may be a single copy or disposed after each pellet ejection device. A higher production rate can then be expected.
  • the casing advantageously delimits a sealed enclosure containing the barrel and the support, and atmosphere modification conduits in pressure or in composition then end up in the enclosure, in order to create a neutral atmosphere to prevent oxidation or combustion, or to create a depression.
  • FIGS. 1 and 2 are general views of an embodiment of a pressing module according to the invention, in diametral section and in plan view,
  • Figure 1 shows firstly a sectional view of the pressing module.
  • a cylindrical envelope (1) surrounds a barrel (2) of the same shape.
  • the envelope (1) has a thickness chosen to absorb the radiation produced by the material to be pressed in the case of application to nuclear fuel pellets, while including openings (3) distributed on its circumference at different positions of work to which we will return, the openings (3) for the introduction of apparatus from outside to the barrel (2).
  • the envelope (1) has a thickness chosen to absorb the radiation produced by the material to be pressed in the case of application to nuclear fuel pellets, while including openings (3) distributed on its circumference at different positions of work to which we will return, the openings (3) for the introduction of apparatus from outside to the barrel (2).
  • a base (4) comprising a housing (5), open at the top, at its center.
  • the barrel (2) comprises upper punches (6) and lower punches (7) distributed over superposed circumferences, in equal numbers and arranged face to face in pairs. They all comprise a working end (8) (oriented downwards for the upper punches (6) and upwards for the lower punches (7)) able to enter a respective cylindrical matrix (9) passing through a plate (10). ) at half height of the barrel (2).
  • the barrel (2) has a recess (11) circular in the middle of which the plate (10) protrudes and which therefore comprises an upper portion (12) and a lower portion (13).
  • An annular insert (14) extends around the barrel (2), but the envelope (1) surrounds it. It comprises windows (15) opposite the openings (3) and the recess (11). It is supported by a circular cylinder (16) placed in the housing (5) of the base (4) and it supports the cylinder (2) by an upper bearing (17) and a lower bearing (18) located above and below below the windows (15).
  • the barrel (2) thus accompanies the insert (14) in its vertical translation movements produced by the pneumatic cylinder (16), but remains free to rotate relative thereto around a vertical axis also. The rotation is produced by a motor (19) present in the housing (5).
  • FIG. 1 also shows an anvil (20) also present in the housing (5) and situated under one of the lower punches (7), an upper press (21) provided with a movable compression piston (22) directed towards the low and can be driven so as to hit the upper punch (6) in front of the lower punch (7) which rests on the anvil (20).
  • An alignment exists indeed between the anvil (29), the piston (22), and one of the upper punches (6) and one of the lower punches (7) at the stop positions of the rotation of the barrel (2), the along the vertical axis of the piston (22).
  • Dynamic sealing devices (43, 44, 45 and 46) are arranged between the insert (14) and the casing (1), between the insert (14) and the barrel (2), above and below the recess (11), and between the upper punches (6) and the lower punches (7) on the one hand, the barrel (2) on the other hand.
  • the interior volume of the module, whose recess (11) forms the main part, is then isolated, with the exception of the parts facing the openings (3), but which are obstructed by the devices of the workstations, equipped with clean sealing devices that complete the insulation of this interior volume.
  • the module (FIG. 2) comprises six stations distributed around the circumference of the envelope (1) and the barrel (2) and each comprising an upper punch (6), a matrix
  • the filling station (23), shown in FIG. 3, comprises an oblique chute (29) originating from an upper reservoir (30) which passes through a window (15) of the insert (14) and whose end rubs on the upper side of the board
  • the upper and lower punches (6 and 7) have their vertical movements controlled by cams (32 and 33) or other static adjustment devices. position, as roller tracks, which extend over most of the circumference of the module being attached to the casing (1); outer ends (34) of the upper punches (6 and 7), opposed to the working ends (8) mentioned above and in the form of projecting flanges, are retained there.
  • the upper punches (6) are raised to pass away from the chute (29) and the lower punches (7) are lowered so as to release a sufficient volume in the dies (9). to receive the powder necessary for the manufacture of the pellets.
  • the compression and demolding station (24) is shown on the left of FIG. 1.
  • the lower and upper punches (6 and 7) leave the cams (32 and 33), the latter resting on the anvil (20). and these being in range of the piston (22), which then performs the compression.
  • a pellet is formed in the heart of the matrix (9).
  • the insert (14) is then lowered by an action of the circular cylinder (16), which unmounts the pellet, still retained between the punches (6 and 7). It can then be controlled by a not shown optical device located in front of the window (15).
  • a reverse movement of the insert (14) and the barrel (2) in the vertical direction then returns the module to the working position.
  • the unloading station (25) comprises ( Figure 4) a baffle (35) which slides the pellet on the plate (10) outwards, through the corresponding window (15), then on a slide (36). 'evacuation.
  • the cleaning station (26) represents, as shown in FIG. 5, two nozzles (38 and 39) respectively directed towards the upper face (37) of the plate (10) and the bottom face (40) of the recess (11). These two surfaces, both facing upward, receive almost all the excess powder that has not aggregated to the pellets.
  • the suction cleaning creates a vacuum in the volume of the recess (11), which is desirable in itself to prevent possible discharges of powder to the outside, as well as to facilitate the filling by the driving the powder from the reservoir (30).
  • the lubrication station (27) allows the local lubrication of the punches (6 and 7) and dies (9) by spraying by a specific nozzle at each of their passages.
  • the inspection station (28) includes endoscopy inspection sensors for the punches and the die, in order to detect possible phenomena of wear or damage.
  • An inerting valve device (41) can be installed, for example on the powder tank (30), the opening of which, calibrated to a determined depression, allows an inlet of an inert gas originating from a reservoir ( 42) which limits the risks of combustion or oxidation of the powder.
  • the depression in the recess (11) is therefore maintained at a determined value.
  • the method according to the invention comprises a discontinuous or chopped rotation of the barrel (2), each of the matrices (9) remaining stationary for a moment at each of the stations.
  • the longest work station determines the rotational speed of the barrel (2) and the rate of production, which however remains excellent compared to conventional processes, where the barrel is driven by a continuous rotation and comprises a large number of dies .
  • Radiation confinement is ensured by the envelope (1), the base (4) also thick, and by a cover not shown above the press (21) if necessary; it is made reliable by the impossibility for the powder to spread.
  • the radiological dimensioning of the mode has been made possible by radiation protection calculation means.
  • the cams (32 and 33) of the punch position adjustment (6 and 7) can be designed to apply a preliminary compaction of the powder in the dies (9), after the filling and before the compression by the upper press (21), approaching the punches (6 and 7) from each other and in particular by penetrating the upper punches (7) into the dies (8).
  • This operation is performed by a simple orientation of the barrel (2) between the filling station (23) and the compression and demolding station (24).
  • the anvil (20) corresponding to an interruption of the lower cam (33) at the compression and demolding station (24) can be placed on the base (4) by a vibration generator (55) that it serves as a basis for promoting the filling of dies (9) at the previous positions.
  • the envelope (1) can be locked to the base (4) by means not shown so that it is removable and that the module can be dismounted and transported to a maintenance room or repair.
  • the module can be dimensioned with an envelope (1) or other screens holding a contact irradiation of 2.5 ⁇ / ⁇ with two pellets contained in the module and composed of 70% reprocessed or depleted uranium and 30% d americium.
  • the carrier (14) can be movable during compressions by the mobile device, in addition to its movements for ejecting the pellets out of the dies after compression; but this simultaneous compression movement is of low speed, its purpose being to reduce the friction of the powder during compression in the dies (9) and thus reduce the radial stresses in the pellets.
  • the piston (22) of the upper press (21) can be moved at the same speed as the compressions made by the usual methods (a few millimeters per minute), but also at high speed, greater than 1 meter per minute and can to reach 10 meters per second. This is an advantage in not using cams (32 and 33) to perform compression.

Landscapes

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Abstract

Ce module de pressage de pastilles comprend un barillet tournant (2) dans une enveloppe étanche aux radiations. Le barillet est déplacé de façon hachée et séjourne à chacun des postes de travail répartis sur sa circonférence; il est arrêté pendant le pressage et le démoulage des pastilles. Cette disposition évite une dissémination de la poudre versée en excès, si bien qu'elle peut être récupérée presque entièrement par aspiration ensuite. Application possible à la fabrication de pastilles de combustible nucléaire.

Description

MODULE DE PRESSAGE DE PASTILLES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
Le sujet de l'invention présente est un module de pressage de pastilles à partir de poudres, qui comprend, pour augmenter les cadences de production, un barillet tournant pourvu d'une série circulaire de matrices dans lesquelles le pressage est fait successivement à mesure que le barillet tourne.
Un exemple de l'art connu peut être trouvé dans le document US-A-2003/0 042 639. Les matrices sont creusées dans un plateau au centre du barillet, au- dessus et au-dessous duquel se trouvent deux évidements circulaires occupés par les extrémités de travail de poinçons supérieurs et de poinçons supérieurs, dont chacun est associé à une des matrices. Les extrémités opposées des poinçons inférieurs et supérieurs s'étendent à l'extérieur du barillet, où elles sont saisies par des cames s' étendant autour du barillet. A mesure que le barillet tourne, les poinçons glissent sur des cames qui les animent de façon à exécuter un pressage en les faisant pénétrer tous deux dans les matrices, puis un démoulage en relevant les poinçons supérieurs et en poussant les poinçons inférieurs pour chasser les pastilles hors des matrices. Le barillet passe aussi devant un dispositif de remplissage qui emplit successivement les matrices de poudre, et devant un dispositif d'éjection qui enlève les pastilles une fois qu'elles sont formées. Un tel dispositif donne entière satisfaction pour les cadences de production et peut être appliqué à des comprimés pharmaceutiques ou à des pastilles de combustibles nucléaires par exemple ; mais certains de leurs inconvénients limitent leur emploi pour cette dernière application, et d'une façon générale pour le pressage de matériaux toxiques chimiques ou irradiants.
Les dispositifs connus pèchent en effet en ce qu' ils permettent une dissémination importante de poudre dans le barillet et autour de lui, qu'il est difficile ou impossible de retirer commodément par aspiration ou par un autre procédé. De la poudre tend donc à s'accumuler dans le module et à produire donc ce que l'on appelle un inventaire (hold-up) important. Cet inconvénient, tolérable avec certains combustibles nucléaires, ne l'est pas quand on projette d'utiliser des éléments fortement actifs tels les actinides mineurs, la contamination du module devenant excessive. Il est aussi embarrassant de s'accommoder d'une perte d'une telle matière à la fabrication, qu'il est ensuite impossible de contrôler et de comptabiliser. Si l'on considère le dispositif du document antérieur susmentionné, on s'aperçoit que la poudre déposée en excès ou qui a échappé à l'agglomération des pastilles demeure sur la surface supérieure du plateau dans lequel les matrices sont creusées, avant d'être dispersée par les mouvements du barillet et des poinçons et de choir ou de se déposer sur les surfaces environnantes, dont la superficie est importante et la disposition très compliquée, ce qui rend vaines les tentatives de récupérer complètement cette poudre. C'est pour obvier à ces inconvénients que l'invention fut conçue. Elle repose sur deux aspects principaux : un fonctionnement différent du barillet, avec une rotation discontinue ou hachée et une possibilité supplémentaire de mouvement ; et une répartition différente des étapes du pressage sur la circonférence du module.
Au lieu d'être étalé sur toute la circonférence du module ou sa plus grande partie, le pressage est en effet concentré sur un secteur angulaire particulier, de faible étendue, pendant lequel le barillet reste immobile, et le démoulage a lieu normalement au même endroit. La poudre en excès a alors moins de possibilités de se disséminer et peut être plus facilement récupérée par un dispositif d' aspiration .
Sous une forme générale, l'invention concerne un module de pressage de pastilles, comprenant une enveloppe, un barillet tournant dans l'enveloppe autour d'un axe vertical et muni d'un cercle de matrices pour les pastilles, d'un évidement sous lequel les matrices s'étendent et dans lequel elles débouchent, ainsi que de poinçons inférieurs et de poinçons supérieurs opposés par paires dont chacun coulisse verticalement dans le barillet, les poinçons inférieurs étant aptes à pénétrer dans les matrices et à les traverser pour dépasser dans l' évidement, les poinçons inférieurs étant aptes à pénétrer dans les matrices et à se retirer dans l' évidement, le module comprenant encore : des dispositifs statiques de réglage de position des poinçons inférieurs et supérieurs agissant sur des extrémités extérieures des poinçons inférieurs et supérieurs qui dépassent hors du barillet ; un insert de support du barillet qui est mobile alternativement selon la direction de l'axe en entraînant le barillet ; le dispositif de réglage de position des poinçons supérieurs comportant une interruption à un secteur angulaire du module où il est remplacé par un dispositif mobile de compression d'un des poinçons supérieurs, et le dispositif de réglage de position des poinçons inférieurs comportant aussi une interruption audit secteur angulaire du module ; caractérisé en ce que le dispositif mobile de compression est mobile en direction verticale, et le module comprend une enclume sur laquelle les poinçons inférieurs reposent en arrivant audit secteur angulaire, l'enclume et le dispositif mobile de compression étant en alignement des poinçons supérieurs et inférieurs.
Avec cette disposition, les mouvements verticaux des poinçons qui sont responsables du pressage de la poudre et de l'éjection de la pastille ne sont pas accomplis par le dispositif statique de réglage de position (les cames ou glissières) mais par des dispositifs autonomes mobiles verticalement, qui n'imposent donc pas de déplacer le barillet. La conséquence est que la poudre en excès n'est pas déplacée, comme on l'a mentionné, et qu'elle peut être récupérée plus facilement. Plus précisément, la compression est effectuée en abaissant le dispositif de compression, et le démoulage responsable de l'éjection en abaissant le barillet. Une construction particulière du module est obtenue quand le piston comprend une cloison entourant le barillet et entourée par l'enveloppe, la cloison étant immobile en rotation et soutenant le barillet par un palier à roulements. La cloison entourant le barillet limite les possibilités de dissémination de poudres tout en lui procurant un support ferme. La fermeté est encore plus grande quand la cloison glisse dans l'enveloppe cylindrique. La cloison peut être posée sur un socle fixe par un vérin à section circulaire .
Un obstacle à la dissémination est réalisé quand la cloison comprend un rebord s' étendant au- dessus d'un fond de l'évidement. Ce rebord peut délimiter des fenêtres de la cloison qui s'étendent à hauteur des matrices, la cloison s' étendant au-dessus des fenêtres, et le palier à roulements comprend un roulement supérieur au-dessus des fenêtres et un palier inférieur au-dessous des fenêtres.
Un aspect caractéristique de l'invention apparaît quand le module est divisé en secteurs angulaires égaux correspondant chacun à un poste de travail, comprenant chacun une des matrices et au moins un appareil auxiliaire disposé autour de l'enveloppe, les appareils auxiliaires effectuant chacun une fonction différente et comprenant en particulier un dispositif de remplissage des matrices, le dispositif mobile de compression et un dispositif de déchargement des pastilles hors du barillet, avantageusement à des secteurs angulaires voisins et successifs du module. Les appareils auxiliaires peuvent comprendre encore un appareil de contrôle des pastilles situé au même secteur angulaire que les dispositifs mobiles de compression ou un dispositif de nettoyage à un autre des secteurs angulaires. Dans une réalisation préférée, les secteurs angulaires sont six et comprennent successivement, comme appareils auxiliaires : le dispositif de remplissage des matrices ; le dispositif mobile de compression ; le dispositif de déchargement des pastilles ; le dispositif de nettoyage ; un dispositif de lubrification des poinçons ; et un dispositif d'inspection des poinçons.
En variante, le dispositif de remplissage des matrices, le dispositif mobile de compression et le dispositif d'éjection des pastilles peuvent être répétés à plusieurs exemplaires, le dispositif de lubrification des poinçons et le dispositif d' inspection restant à un seul exemplaire autour du barillet, et le dispositif de nettoyage pouvant être à un seul exemplaire ou disposé après chaque dispositif d'éjection des pastilles. Une cadence de production plus importante peut alors être espérée.
L'enveloppe délimite avantageusement une enceinte étanche contenant le barillet et le support, et des conduits de modification d'atmosphère en pression ou en composition aboutissent alors dans l'enceinte, afin de créer une atmosphère neutre pour empêcher l'oxydation ou la combustion, ou pour créer une dépression. L' invention sera maintenant décrite en liaison aux figures suivantes, qui sont données à titre purement illustratif :
les figures 1 et 2 sont des vues générales d'une réalisation d'un module de pressage selon l'invention, en coupe diamétrale et en vue de dessus ,
et les figures 3, 4 et 5 illustrent trois postes de travail de ce module.
La figure 1 représente tout d'abord une vue en coupe du module de pressage. Une enveloppe (1) cylindrique entoure un barillet (2) de même forme. L'enveloppe (1) a une épaisseur choisie pour absorber les radiations produites par le matériau à presser dans le cas d'une application à des pastilles de combustibles nucléaires, tout en comprenant des ouvertures (3) réparties sur sa circonférence à différents postes de travail sur lesquels on reviendra, les ouvertures (3) servant à l'introduction d'appareils depuis l'extérieur jusqu'au barillet (2) . L'enveloppe
(1) est posée sur un socle (4) comprenant un logement (5), ouvert vers le haut, en son centre. Le barillet
(2) comprend des poinçons supérieurs (6) et des poinçons inférieurs (7) répartis sur des circonférences superposées, en nombres égaux et disposés face à face par paires. Ils comprennent tous une extrémité de travail (8) (orientée vers le bas pour les poinçons supérieurs (6) et vers le haut pour les poinçons inférieurs (7)) apte à entrer dans une matrice (9) respective cylindrique traversant un plateau (10) à mi- hauteur du barillet (2) . Le barillet (2) comporte un évidement (11) circulaire au milieu duquel le plateau (10) fait saillie et qui comprend donc une portion supérieure (12) et une portion inférieure (13) .
Un insert (14) de forme annulaire s'étend autour du barillet (2), mais l'enveloppe (1) l'entoure. Il comprend des fenêtres (15) en face des ouvertures (3) et de l' évidement (11) . Il est soutenu par un vérin circulaire (16) posé dans le logement (5) du socle (4) et il soutient le barillet (2) par un roulement supérieur (17) et un roulement inférieur (18) situés au-dessus et au-dessous des fenêtres (15) . Le barillet (2) accompagne ainsi l' insert (14) dans ses mouvements de translation verticale produits par le vérin pneumatique (16), mais reste libre de tourner par rapport à lui autour d'un axe vertical également. La rotation est produite par un moteur (19) présent dans le logement (5) . La figure 1 représente encore une enclume (20) elle aussi présente dans le logement (5) et située sous un des poinçons inférieurs (7), une presse supérieure (21) munie d'un piston (22) mobile de compression dirigé vers le bas et pouvant être chassé de manière à heurter le poinçon supérieur (6) en face du poinçon inférieur (7) qui repose sur l'enclume (20) . Un alignement existe en effet entre l'enclume (29), le piston (22), et un des poinçons supérieurs (6) et un des poinçons inférieurs (7) aux positions d'arrêt de la rotation du barillet (2), le long de l'axe vertical du piston (22) . Des dispositifs d' étanchéité dynamique (43, 44, 45 et 46) sont disposés entre l'insert (14) et l'enveloppe (1), entre l'insert (14) et le barillet (2), au-dessus et au-dessous de l'évidement (11), et entre les poinçons supérieurs (6) et les poinçons inférieurs (7) d'une part, le barillet (2) d'autre part. Le volume intérieur du module, dont l'évidement (11) forme la partie principale, est alors isolé, à l'exception des parties donnant sur les ouvertures (3), mais qui sont obstruées par les appareils des postes de travail, munis de dispositifs d' étanchéité propres qui complètent l'isolation de ce volume intérieur. Le module (figure 2) comprend six postes répartis sur la circonférence de l'enveloppe (1) et du barillet (2) et comprenant chacun un poinçon supérieur (6), une matrice
(9) et un poinçon inférieur (7), dont un poste de remplissage (23), un poste de compression et démoulage (24), un poste de déchargement (25), un poste de nettoyage (26), un poste de lubrification (27) et un poste d'inspection (28) . Les appareils correspondants sont placés autour de l'enveloppe (1) et assemblés à sa face extérieure. Les sections des ouvertures (3) sont entièrement couvertes par ces appareils, qui peuvent être rendues étanches par des bouchons classiques et complètent l'isolation du volume interne au barillet (2) . Une description des postes les plus importants sera maintenant donnée. Le poste de remplissage (23), représenté à la figure 3, comprend une goulotte (29) oblique originaire d'un réservoir (30) supérieur qui traverse une fenêtre (15) de l' insert (14) et dont l'extrémité frotte sur la face supérieure du plateau
(10) par un joint racleur (31) . D'une façon générale, les poinçons supérieurs et inférieurs (6 et 7) ont leurs mouvements verticaux commandés par des cames (32 et 33) ou d'autres dispositifs statiques de réglage de position, comme des pistes à galets, qui s'étendent sur la plus grande partie de la circonférence du module en étant fixés à l'enveloppe (1) ; des extrémités extérieures (34) des poinçons supérieurs (6 et 7), opposées aux extrémités de travail (8) mentionnées auparavant et en forme de collerettes saillantes, y sont retenues. Au poste de remplissage (23), les poinçons supérieurs (6) sont relevés pour passer à l'écart de la goulotte (29) et les poinçons inférieurs (7) sont abaissés de manière à libérer un volume suffisant dans les matrices (9) pour recevoir la poudre nécessaire à la fabrication des pastilles.
Le poste de compression et de démoulage (24) est représenté à gauche de la figure 1. Les poinçons inférieurs et supérieurs (6 et 7) y quittent les cames (32 et 33), ceux-là reposant sur l'enclume (20) et ceux-ci étant à portée du piston (22), qui effectue alors la compression. Une pastille est formée au cœur de la matrice (9) . L' insert (14) est ensuite abaissé par une action du vérin circulaire (16), ce qui démoule la pastille, toujours retenue entre les poinçons (6 et 7) . Elle peut alors être contrôlée par un appareil optique non représenté situé devant la fenêtre (15) . Un mouvement inverse de l' insert (14) et du barillet (2) en direction verticale remet ensuite le module en position de travail. Le rebond radial des pastilles, c'est-à-dire leur dilatation par détente des contraintes internes au moment du démoulage, fait que leur diamètre est désormais plus grand que celui des matrices (9) et qu'elles n'y retombent donc pas : elles restent posées sur le plateau (10) et repoussent les poinçons supérieurs (6) vers le haut.
Le poste de déchargement (25) comprend (figure 4) un déflecteur (35) qui fait glisser la pastille sur le plateau (10) vers l'extérieur, à travers la fenêtre (15) correspondante, puis sur un toboggan (36) d'évacuation.
Le poste de nettoyage (26) représente, comme on le voit à la figure 5, deux buses (38 et 39) dirigées respectivement vers la face supérieure (37) du plateau (10) et la face de fond (40) de l'évidement (11) . Ces deux surfaces, toutes deux orientées vers le haut, reçoivent presque toute la poudre en excès qui ne s'est pas agrégée aux pastilles. Un rebord (47) de l'insert (14), sous les fenêtres (15), s'élève au- dessus de la face de fond (40) et empêche la dissémination de la poudre couvrant celle-ci. On a donc la garantie qu'une très faible portion de cette poudre échappe à la reprise pour les buses (38 et 39) . Il est à noter que le nettoyage par aspiration crée une dépression dans le volume de l'évidement (11), qui est souhaitable en soi pour éviter les rejets possibles de poudre vers l'extérieur, de même que pour faciliter le remplissage par l'entraînement de la poudre à partir du réservoir (30) .
Le poste de lubrification (27) permet la lubrification locale des poinçons (6 et 7) et des matrices (9) par pulvérisation par une buse spécifique à chacun de leurs passages. Et le poste d'inspection (28) comprend des capteurs d'inspection par endoscopie pour les poinçons et la matrice, afin de détecter d'éventuels phénomènes d'usure ou d' endommagement .
Un dispositif à clapet d' inertage (41) peut être installé, par exemple sur le réservoir (30) de poudre, dont l'ouverture, calibrée à une dépression déterminée, permet une entrée d'un gaz inerte originaire d'un réservoir (42) qui limite les risques de combustion ou d'oxydation de la poudre. La dépression dans l'évidement (11) est donc maintenue à une valeur déterminée.
Il est à noter que l'ordre des différents postes n'est en général pas imposé, que certains de ces postes peuvent être regroupés, que certains encore sont optionnels ou peuvent être remplacés par d'autres, et enfin que leur nombre ainsi que leurs proportions peuvent être modifiés, c'est-à-dire que plusieurs postes de remplissage et plusieurs postes de compression et d'éjection peuvent être associés à un seul poste de lubrification par exemple, ce qui fait que le barillet peut avoir un nombre total de postes plus important, plusieurs pastilles étant ensemble à une même phase de fabrication.
Quoi qu'il en soit, le procédé conforme à l'invention comporte une rotation discontinue ou hachée du barillet (2), chacune des matrices (9) restant immobile pendant un moment à chacun des postes. Le poste au travail le plus long détermine la vitesse de rotation du barillet (2) et la cadence de production, qui reste cependant excellente par rapport aux procédés classiques, où le barillet est animé d'une rotation continue et comprend un grand nombre de matrices. Le confinement aux radiations est assuré par l'enveloppe (1), le socle (4) lui aussi épais, et par un couvercle non représenté au-dessus de la presse (21) si nécessaire ; il est rendu fiable par l'impossibilité pour la poudre de se disséminer. Le dimensionnement radiologique du mode a été rendu possible par des moyens de calcul de radio-protection. Les résultats ont permis de dimensionner le module selon une composition spécifique (70% d'uranium de retraitement ou appauvri et 30% d' américium) et un spectre donnant l'activité et la fluence neutronique pour 1,5 g de matière présente dans le module, de façon à garantir un débit de dose inférieur à 2,5 μΞν/h au contact du module.
Certains perfectionnements, aspects et avantages du mode de réalisation décrits jusqu'ici peuvent être ajoutés. C'est ainsi que les cames (32 et 33) de réglage de position du poinçon (6 et 7) peuvent être conçues pour appliquer un compactage préliminaire de la poudre dans les matrices (9), après le remplissage et avant la compression par la presse supérieure (21), en approchant les poinçons (6 et 7) l'un de l'autre et en particulier en faisant pénétrer les poinçons supérieurs (7) dans les matrices (8) . Cette opération est réalisée par une simple d'orientation du barillet (2) entre le poste de remplissage (23) et le poste de compression et démoulage (24) . L'enclume (20) correspondant à une interruption de la came inférieure (33) au poste de compression et démoulage (24) peut être posée sur le socle (4) par un générateur de vibration (55) qu'il lui sert de base afin de favoriser le remplissage des matrices (9) aux postes précédents. L'enveloppe (1) peut être verrouillée au socle (4) par des moyens non représentés de façon qu'elle soit amovible et que le module puisse ainsi être démonté et transporté dans une salle d'entretien ou de réparation. Le module peut être dimensionné avec une enveloppe (1) ou d'autres écrans tenant une irradiation au contact de 2,5μΞν/η avec deux pastilles contenues dans le module et composées de 70% d'uranium de retraitement ou appauvri et 30% d' américium.
Le support (14) peut être mobile pendant les compressions par le dispositif mobile, en plus de ses mouvements visant à éjecter les pastilles hors des matrices après la compression ; mais ce mouvement simultané à la compression est de faible vitesse, son but étant de diminuer les frottements de la poudre pendant la compression dans les matrices (9) et de réduire ainsi les contraintes radiales dans les pastilles.
Le piston (22) de la presse supérieure (21) peut être déplacé à la même vitesse que les compressions effectuées par les procédés habituels (quelques millimètres à la minute) , mais aussi à grande vitesse, supérieure à 1 mètre à la minute et pouvant atteindre 10 mètres à la seconde. Cela représente un avantage à ne pas recourir aux cames (32 et 33) pour réaliser la compression.
On a vu que la matière en excès des pastilles, déposée dans le barillet (2), pouvait être récupérée ; cela est facilité par la rotation du barillet (2) et la disposition circulaire de ses faces de dépôt (37 et 40), puisqu'un mouvement centrifuge de la poudre peut être obtenu sur ces surfaces, facilité par la rotation à vitesse modérée du barillet (2) qui favorise une centrifugation : les buses (38 et 39) peuvent être disposées seulement à la périphérie de la face supérieure (37) et de la face de fond (40) . La création d'un vortex en une disposition judicieuse d'un moyen d'aspiration ou de soufflage peut aussi être envisagée.

Claims

SP 3886^ ,ΤΓΤ WO 2012/080420 PCT/EP2011/072956 16 REVENDICATIONS
1. Module de pressage de pastilles, comprenant une enveloppe (1), un barillet (2) tournant 5 dans l'enveloppe autour d'un axe vertical et muni d'un cercle de matrices (9) pour les pastilles, d'un évidement (12) sous lequel les matrices (9) s'étendent et dans lequel elles débouchent, ainsi que de poinçons inférieurs (6) et de poinçons supérieurs (7) opposés
10 par paires dont chacun coulisse verticalement dans le barillet, les poinçons inférieurs étant aptes à pénétrer dans les matrices et à les traverser pour dépasser dans l'évidement (12), les poinçons inférieurs étant aptes à pénétrer dans les matrices et à se
15 retirer dans l'évidement, le module comprenant encore : des dispositifs statiques (32, 33) de réglage de position des poinçons inférieurs et supérieurs agissant sur des extrémités extérieures (34) des poinçons inférieurs et supérieurs (6, 7) qui dépassent hors du
20 barillet ; un insert (14) de support du barillet qui est mobile alternativement selon la direction de l'axe en entraînant le barillet ; le dispositif de réglage de position des poinçons supérieurs comportant une interruption à un secteur angulaire du module où il est
25 remplacé par un dispositif mobile (22) de compression d'un des poinçons supérieurs, et le dispositif (33) de réglage de position des poinçons inférieurs comportant aussi une interruption audit secteur angulaire du module ; caractérisé en ce que le dispositif mobile de
30 compression est mobile en direction verticale, et le module comprend une enclume (20) sur laquelle les SP 3886^ ,ΤΓΤ
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17 poinçons inférieurs (7) reposent en arrivant audit secteur angulaire, l'enclume (20) et le dispositif mobile de compression étant en alignement des poinçons supérieurs et inférieurs.
5
2. Module de pressage de pastilles selon la revendication 1, caractérisé en ce que l' insert (14) comprend une cloison entourant le barillet et entourée par l'enveloppe (1), la cloison étant immobile en
10 rotation et soutenant le barillet par un palier à roulements (17, 18) .
3. Module de pressage de pastilles selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cloison
15 glisse dans l'enveloppe (1) cylindrique.
4. Module de pressage de pastilles selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la cloison est posée sur un socle (4) par un
20 vérin à section circulaire (16) .
5. Module de pressage de pastilles selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la cloison comprend un rebord (47) s' étendant
25 au-dessus d'un fond (40) de l'évidement (11) .
6. Module de pressage de pastilles selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que le rebord (47) délimite des fenêtres (15) de la cloison
30 qui s'étendent à hauteur des matrices, la cloison s'étend au-dessus des fenêtres, et le palier à roulements comprend un roulement supérieur au-dessus SP 3886^ ,ΤΓΤ
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18 des fenêtres et un palier inférieur au-dessous des fenêtres .
7. Module de pressage de pastilles selon 5 l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' il est divisé en secteurs angulaires égaux, correspondant chacun à un poste de travail (23 à 28) comprenant chacun une des matrices et au moins un appareil auxiliaire disposé autour de l'enveloppe (1), 10 les appareils auxiliaires comprenant un dispositif de remplissage des matrices, le dispositif mobile de compression et un dispositif de déchargement des pastilles hors du barillet.
15 8. Module de pressage de pastilles selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de remplissage, le dispositif mobile de compression et le dispositif de déchargement sont situés à des secteurs angulaires voisins et successifs dudit module.
20
9. Module de pressage de pastilles selon la revendication 8, caractérisé en ce que les appareils auxiliaires comprennent un appareil de contrôle des pastilles situé au même secteur angulaire que le
25 dispositif mobile de compression.
10. Module de pressage de pastilles selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les appareils auxiliaire
30 comprennent un dispositif de nettoyage à un autre des secteurs angulaires. SP 3886^ ,ΤΓΤ
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19
11. Module de pressage de pastilles selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de nettoyage comprend, pour un évidement comprenant au moins une piste circulaire ayant une
5 surface (37, 40) dirigée vers le haut, une buse d'aspiration (38, 39) surplombant chacune de ces pistes et dirigée vers le bas.
12. Module de pressage de pastilles 10 selon les revendications 8 et 11, caractérisé en ce que les secteurs angulaires sont six et comprennent successivement, comme appareils auxiliaires : le dispositif de remplissage des matrices ; le dispositif mobile de compression ; le dispositif de déchargement 15 des pastilles ; le dispositif de nettoyage ; un dispositif de lubrification des poinçons ; et un dispositif d'inspection des poinçons.
13. Module de pressage de pastilles 20 selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'enveloppe délimite une enceinte étanche contenant le barillet et l' insert, et un conduit de modification d'atmosphère en pression ou en composition aboutissant dans l'enceinte.
25
14. Module de pressage de pastilles selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les dispositifs (32, 33) de réglage de position des poinçons sont agencés de façon
30 que les poinçons supérieurs (7) pénètrent dans les matrices (9) entre le dispositif de remplissage et le SP 3886^ ,ΤΓΤ
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20 dispositif mobile de compression, et que les poinçons effectuent ainsi une première compression.
15. Module de pressage de pastilles 5 selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu' il comprend un générateur de vibration (55) servant de base à l'enclume.
16. Module de pressage de pastilles 10 selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) est amovible d'un socle (4) sur lequel elle est posée et verrouillée.
17. Module de pressage de pastilles 15 selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu' il est dimensionné en donnant 2,5μΞν/η avec deux des pastilles contenues dans le module et composées de 70% d'uranium de retraitement ou appauvri, et 30% d'américium.
20
18. Procédé de pressage de pastilles utilisant le module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le barillet est tourné de façon discontinue et arrêté à
25 chaque pressage d'une pastille jusqu'à ce que la pastille ait été éjectée de la matrice dans laquelle elle a été pressée.
19. Procédé de pressage de pastilles 30 selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend un compactage préliminaire des pastilles entre un remplissage des matrices et une compression par le SP 3886^ ,ΤΓΤ
WO 2012/080420 PCT/EP2011/072956
21 dispositif mobile (22), le compactage étant réalisé simplement par une rotation du barillet (2) .
20. Procédé de pressage de pastilles 5 selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que l' insert (14) est mobile pendant les compressions par le dispositif mobile, et après lesdites compressions, afin d'éjecter les pastilles hors des matrices.
10
21. Procédé de pressage de pastilles selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que le dispositif mobile est déplacé à une vitesse supérieure à 1 m/min.
15
22. Procédé de pressage de pastilles selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, caractérisé en ce qu' il comprend une récupération de matière en excès des pastilles.
20
23. Procédé de pressage de pastilles selon la revendication 22, caractérisé en ce que la récupération s'effectue par centrifugation et aspiration sur des faces planes du barillet (2) .
25
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