Brevet FR2041014A1 — publié le 19710129

La présente invention, due aux travaux de Monsieur Albert TBBQUL de la Société de fabrication d'éléments catalytiques} a pour objet tin. dispositif d'alimentation en matériau pulvérulent d'une presse, dispositif destiné à fournir à celle-ci de façon 5 automatique des charges successives et de poids constant de poudre » Bn métallurgie des poudres, la fabrication de pastilles par matriçage d'une poudre dans une presse constitue une technique fréquemment utilisée : en règle générale on déverse la poudre 10 dans la chambre de matriçage de la presse jusqu'à ce qu'elle occupe un volume constant et déterminé, puis on comprime cette poudre entre deux poinçons. Ce procédé implique que la poudre s'écoule de façon quasi hydrostatique et remplisse la chambre de la matrice de 15 façon homogène et reproductible. Or, certains matériaux tels qu'ils se présentent à l'état pulvérulent à l'issue de leur processus chimique de préparation présentent une mauvaise coulabi-lité, c'est-à-dire ne remplissent pas les conditions ci-dessus : c'est-le cas en particulier des bioxydes simples ou mixtes d'ac-20 tinides (XJO^, PuC^^U, Pu)02, etc) obtenue par calcination de composés tels que diuranates et oxalates» Dans ce cas, il est nécessaire de passer par une opération intermédiaire longue et coûteuse, appelée granulation, destinée à transformer la poudre d'origine en des granulés présentant une meilleure coulabilité 25 et permettant d'obtenir des charges de volume constant d'une manière reproductible. La complexité de l'opération de granulation peut être illustrée par un exemple concernant la fabrication des combustibles nucléaires à base d'oxyde mixte d'uranium et de plutonium. 30 La poudre d'oxydes est compactée sous forme de comprimés qui sont ensuite concassés et granulés ; les granulés sont tamisés et les fragments trop fins et trop gros sont rejetés et recyclés au début de l'opération. L'invention vise notamment à fournir un dispositif 3 5 d'alimentation automatique de presse en matériau pulvérulent par charges de poids,constant, qui —si le matériau présente une coulabilité médiocre- occuperait dans la chambre de la matrice un volume variable. 69 13828 n Ki 2041014 Dans ce. but:, l'invention propose un dispositif comprenant des moyens pour déverser progressivement le matériau pulvérulent dans un récipient pesé en continu pendant ce déversement et des moyens pour arrêter l'écoulement de la poudre dans le 5 récipient, renverser ce dernier de façon automatique dans la chambre de la matrice lorsque le poids de la poudre ajouté à celui du récipient atteint une valeur prédéterminée, et renouveler automatiquement le même cycle à une cadence correspondant à celle du fonctionnement de la presse. 10 On voit que ce dispositif permet d'utiliser une poudre quelle que soit-sa coulabilité et de garantir pour le produit obtenu des caractéristiques et notamment une densité en cru plus reproductible que dans le passé puisque l'on travaille à charge de poids constant et non plus de volume constant. 15 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif constituant un"mode de mise en oeuvre donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent sur lesquels : — les Figs.i et 3 montrent les organes mécaniques du 20 dispositif, respectivement en élévation et en vue de dessus ; - les Figs. 3, 4, 5, S et 7 montrent schématiquement le dispositif et ses organes annexes, au cours de phases successives du fonctionnement. Le dispositif illustré en Fig. 1 et 2 comprend un 25 support fixe 10 fixé au bâti 12 de la presse, représenté schématiquement en traits mixtes. Le bâti porte le corps 14 d'un vérin de manoeuvre 13 placé de façon que la tige 16 de son piston se déplace parallèlement au bâti 12 de la presse vers la chambre de matriçage 18 (en traits mixtes sur la Fig. 1) et à 30 partir de celle-ci. La tige 1S est attelée à un équipage mobile qui comprend une plaque 20 fixée à la tige 16 et à des tiges de traction 22 guidées parallèlement à la tige 16 par l'étrier 24 qui porte le corps 14 du. vérin. Ces tiges 22 sont fixées à une tête 26 qui porte un doigt 28 de commande d'interrupteurs de fin 35 de course 30 et 32 dont le rôle apparaîtra plus loin. 3ur la tête 26 est mon/té rotatif un manchon *34 muni d'!iin ergot 3 5 de guidage qui coulisse dans une rampé-3 3 prévue à cet effet sur un cylindre 40 qui prolonge le corps du vérin. 1 69 13828 3 2041014 Au manchon 34 est fixée une lame flexible 42, dont l'extrémité porte une.cuillère 44. La lame 42 est parallèle à l'axe de déplacement de l'équipage mobile sur la majeure partie de sa longueur et coudée dans sa partie terminale de façon à ce 5 que le bord de la cuillère 44 soit au niveau de l'axe du vérin 14,. Ainsi, lorsque le manchon 34 tourne, la cuillère se retourne progressivement en basculant autour d'un diamètre dans le plan de son bord. Dans la tête 9,5 coulisse également une broche 43, gui-10 dée parallèlement à l'axe du vérin 13 parun passage dans l'étrier 24 (Fig. 2). Un ressort 48 repousse la broche vers la position illustrée en Fig..2, déterminée par l'appui d'un rebord 50 de la b-roche contre là tête ~5 . l'extrémité de la broche 46 porte un entonnoir .52 par l'intermédiaire d'un mécanisme électro— 15 magnétique 54 de mise en vibration.. Lorsque la broche 46 est libre et que le ressort 48 maintient le rebord 50 en butée contre la t&te 26,: l'entonnoir 52 et la cuillère 44 occupent la disposition relative.,illustrée en Fig. 1 et S. La broche 46 porte également un entonnoir de connexion 56 (Fig. 1) destiné à relier 20 l'entonnoir vibrant 52 et la chambre 18 de la matrice lorsque ces organes sont alignés. La broche 46 présente également un renflement 58 (Fig. 2) destiné à venir en contact avec une butée 60 portée par la plaque support 10 lorsque le vérin 13 avance la tSte 26. Toute 25 avance de la tête 26 alors que le renflement 50 est' en contact avec la butée 60 s'accompagne évidemment de la compression du ressort 43., la broche 45 restant immobile. Au cours de ce déplacement supplémentaire, la cuillère 44.se déplace par rapport à l'entonnoir vibrant 52 : dans le mode de réalisation illustré en 30 Fig. 1 et 2 il. est prévu un déplacement relatif -3e longueur L, correspondant à la partie de la course du manchon 34 provoquant le basculement de la cuillère 44. La lame 42 porte, à proximité de sa partié fixée au manchon 64, une jauge de contrainte 52 (Fig. 1 et 2) qui constitue 35. 1'élément sensible d'un dispositif de pesée de !la cuillère 44, schématisé en Fig. 3.. Ce dispositif comporte un appareil de % mesure 64 et un relais de: déclenchement '66 qui fournit un signal lorsque le poids de la. cuillère atteint une valeur déterminée, 69 13828 4 2041014 ajustable à l'aide d'un commutateur 68. "3ans le mode de réalisation représenté en Fig. Z, l'appareil de. mesure 64 est associé à un enregistreur à bande dent la présence n'est pas indispensable mais facilite le contrôle du bon fonctionnement-. 5 Le relais SS, lorsqu'il est déclenché, commande l'arrêt du mécanisme d'excitation d'un distributeur vibrant 74 destiné à déverser dans la cuillère 44, lorsque celle-ci est dans la disposition illustrée en Fig. 1, 2 et '3, de la poudre provenant d'une trémie 75. , 10 II est également prévu un système de programmation ou de temporisation 72 de type classique et qui ne sera donc pas décrit permettant de réaliser de façon automatique et répétitive la séquence d'opérations requise, en synchronisme avec le fonctionnement de la presse associée, dont les organes essentiels .15 sont représentés schématiquemeat en Fig. 3 : ils comportent une matrice 78 délimitant la chambre cylindrique 18 de matriçage dans laquelle s'engagent des poinçons 82 et 84 à déplacement vertical. Le fonctionnement du dispositif ressortant de la description qui précède, seul un cycle de • fonctionnement sera 20 maintenant évoqué de façon sommaire en se référant- aux Fig. 3 à 7. La Fig. 3 montre les organes dans leur disposition initiale : les poinçons 82 et 84 sont en fin de course de compression de la pastille 80 contenue dans la chambre 18. Le distributeur vibrant 74 est excité et la poudre contenue dans la trémie 76 se déverse 25 dans la cuillère 44, retenue par le vérin en position extrême "arrière" (extrême droite sur les figures). L'appareil de mesure 74 détermine en permanence le poids de poudre contenue dans la cuillère, poids qui s'inscrit sur 1'enregistreur 70. A l'instant où le poids pré-sélectionné à l'aide du 30 commutateur 58 est atteint, le relais 66 se déclenche, arrête le distributeur vibrant 74 et commande par l'intermédiaire du système 72 une vanne électromagnétique 36 (Fig. 3 ) qui alimente le vérin de façon à provoquer l'avance de l'équipage mobile comportant la tête 26 et la cuillère 44. 35 Fendant l'avance de l'équipage mobile dans la direction indiquée sur la Fig. 4 par la flèche J:, les poinçons 82 et 84 doivent se déplacer pour extraire la pastille de poudre qui vient d'être comprimée dans la chambre de la matrice : pour cela le BAD ORIGINE 69 13828 5 2041014 poinçon 82 se lève, suivi par le piston 84 qui vient affleurer la face supérieure de la matrice et éjecte la pastille SO. Le déplacement de l'équipage mobile se poursuit dans la direction de la flèche J? et amène l'entonnoir de connexion 55 5 au droit de la chambre de la matrice en le faisant glisser sui la face supérieure de celle-ci. En même temps un doigt 88 ports par cet entonnoir repousse la pastille qui vient d'être fabriquée. Le poinçon 84 redescend alors vers une position basse dans laquelle il ferme encore l'extrémité inférieure de la chambre 18 10 de la matrice 78. Cette disposition relative est celle illustrée en Fig. 5, qui correspond à un déplacement de l'équipage mobile, à partir de sa position de départ, tel que le renflement E8 vient eh contact avec la butée 60. A partir de ce moment la tête 26 15 et là cuillère 44 ne peuvent se déplacer que par rapport à la broche 46 en comprimant le ressort 48. Au cours de cette phase finale d'avance de la tête 26 de la position illustrée en Fig. 5 à celle illustrée en Fig. 6, la cuillère 44 avance de la longueur L en basculant, le manchon 20 34 étant entraîné en rotation par la rampe 3 8. Lorsque la tête 26 arrive en fin de course, le doigt 28 ferme l'interrupteur 30 (Fig. 1) qui commande la mise en action du vibreur de l'entonnoir 52 et l'arrêt du vérin. La durée de cette vibration (les autres pièces restant fixes) est fixée par le circuit à tempori-25 sation ou à programmation 72 de type classique. A la fin de ce cycle, le circuit 72 inverse l1électro-vanne 86 et provoque la mise en action du vérin 13 dans un sens correspondant au recul de la tête 26 : celle-ci revient de la position illustrée en Fig. S vers la position initiale de chargement (flèche f' sur 30 la Fig. 7). En même temps le poinçon supérieur 82 commance à descendre vers la chambre de la matrice 78. La cuillère revient dans la position de chargement, illustrée en Fig. :i et le doigt ferme l'interrupteur 3 2 pour provoquer automatiquement un nouveau cycle. 3 5 Un dispositif du type ci-dessus a été réalisé pour fabriquer des pastilles d'oxyde d'uranium c-u d'oxyde mixte d'uranium et de plutonium destinées à servir de combustible nucléaire. Les poids imposés ont été respectés avec une précision 69 T3828 6 2041014 supérieure à 1 %, avec une cadence de sept pastilles à la minute Des cadences de production beaucoup plus élevées peuvent être obtenues si nécessaire en multipliant le nombre de chambres de matrice et corrélativement le nombre de cuillères d'alimentation On voit donc que 11 invention pèrmet de résoudre les problèmes associés à l'emploi de.matériaux se présentant sous forme de poudre de mauvaise coulabilité tout en ne faisant appel qu'à des dispositions relativement simples et robustes et par ailleurs s'intègre parfaitement dans une chaîne de travail en continu entièrement automatisée : le dispositif proprement dit peut en effet être asservi au déplacement des poinçons de presse 69 13828 7 204 toi 4 ' PxEVBïOICATIOÏÏS 1° Dispositif d'alimentation, en matériau pulvérulent d'une presse, dispositif destiné à fournir à celle—ci de façon automatique des charges successives et de poids constant de 5 poudre, comprenant des moyens pour déverser progressivement le matériau pulvérulent dans un récipient pesé en continu pendant ce déversement et des moyens pour arrêter l'écoulement de la poudre dans le récipient, renverser ce dernier de façon automatique dans la chambre de la matrice lorsque le poids de la poudre 3,0 ajouté à celui du récipient atteint une valeur prédéterminée, et renouveler automatiquement le même cycle à une cadence correspondant à celle du fonctionnement de la presse. 2° Dispositif suivant revendication 1, caractérisé en ce que le récipient est constitué par une cuillère portée par une 15 lame horizontale flexible munie d'une jauge de contrainte constituant l'élément de détection d'un dispositif de pesée continue de la cuillère. 3° Dispositif suivant revendication 2, caractérisé en ce que ladite jauge de contrainte est associée à un relais de 20 déclenchement qui fournit un signal lorsque le poids de la cuillère atteint une valeur déterminée, ajustable à l'aide d'un commutateur, et commande l'arrêt du mécanisme d'excitation d'un distributeur vibrant constituant les moyens de déversement de la poudre. 25 4° Dispositif suivant revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite lame est portée par un manchon accouplé en translation à un vérin et guidé en rotation par une rampe fixe qui-provoque la rotation du manchon et le basculement de la cuillère lorsque le vérin amène celle-ci à proximité de la presse. 20 5° Dispositif suivant revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un entonnoir également entraîné par le vérin par l'intermédiaire d'une liaison élastique et des moyens de butée destinés à arrêter le déplacement de l'entonnoir au droit de la 69 13828 S 2041014 presse, de façon à guider vers la presse .la çcurlre déversée par la cuillère, 6° Dispositif suivant l'une quelconque des précédente revendications tel que représenté en "?ig. 1 et 3,