Brevet FR2349809A1 — publié le 19771125

Lorsqu'on effectue des réactions chimiques, telles, par exemple, que celle qu'implique la calcination de l'oxalate de plutonium, il est souvent nécessaire d'exposer une matière, pendant un laps de temps déterminé, à une température accrue. Dans le cas notamment, de matières qui doivent être traitées en atmosphère agressive ou toxique ou qui émettent un rayonnement radio-actif, il n'est pas avantageux (par exemple à cause du manque de stabilité à la chaleur des gants de caoutchouc nécessaires) de sortir ces matières d'un four tandis qu'elles sont à ltétat chaud. Pour des raisons de sécurité, il est plu t8t souhaitable de laisser ces matières dans le four jusqu'à ce que, après avoir ôté chauffées, elles se soient refroidies. Le four doit à cet effet fonctionner de façon intermittente et comporter, outre le dispositif de chauffage, un dispositif de refroidissement. La présente invention vise à procurer, pour un tel four, un dispositif de refroidissement qui ne nécessite qu'un minium de réglage et grace auquel, néanmoins, la vitesse de refroidissement admissible du four, impliquée par la matière, ne soit pas dépassée pendant toute l'opération de refroidissement0 L'invention concerne donc un dispositif de refroidissement pour un four à fonctionnement intermittent. La nouveauté du dispositif conforme à l'invention réside en ce qu'un serpentin de refroidissement est prévu entre l'intérieur du four et son isolant thermique, en ce que le conduit de sortie du serpentin de refroidissement pénètre dans un récipient de condensation qui n'est pas sous pression et qui est rempli d'eau et en ce que le conduit d'entrée du serpentin de refroidissement est relié au récipient de condensation par une pompe non volumétrique dont le débit est fonction de la différence de pression. Un schéma de principe correspondant à un exemple de réalisation du dispositif conforme a l'invention est représenté au dessin annexé Â la face externe d'une botte à gants 1, qui isole de l'environnement l'atmosphère dans laquelle a lieu la réaction, est fixé par bride un four à fonctionnement intermittent 5, muni d'un enroulement chauffant 2, d'un isolant thermique 3 et d'nu serpentin de refroidissement 4. Le conduit d'entrée 6 du ser pentin de refroidissement est relié au c8té de refoulement d'une pompe non volumétrique 9 par un dispositif de valves comportant deux valves d'étranglement 7 et 8, montées en parallèle.Le côté dtaspiration de la pompe 9 est raccordé par un conduit 10 au fond dhn récipient de condensation 11, qui est rempli d'eau. Le conduit de sortie 12 du serpentin de refroidissement 4 pénètre par le haut dans le récipient de condensation 11 et, dans la zone de celui-ci qui se trouve en dessous du niveau d'eau 13, il prend une allure hélicoidale, comme indiqué en 14, de fa çon que la surface d'échange de chaleur soit accrue Le récipient de condensation 11 communique avec l'atmosphère extérieure par un filtre à air 19. A l'intérieur du récipient de condensation 11 se trouve en outre un conduit de refroidissement hélicoïdal 15, qui est raccordé à un conduit annulaire d'eau froide 16. Dans le four 5, il est prévu une cuvette 17, dans laquelle se trouve la matière à tra-iter par la chaleur (par exemple de l'oxalate de plutonium). Après que le four 5 a été chauffé par l'enroulement chauffant 2 pendant un temps suffisant pour qu il ait atteint une température élevée, par exemple de 6500C, on fait fonction ner la pompe 9 en vue de son refroidissement. La figure 2 représente la caractéristique de débit de la pompe. Sur cette figure, on a porté en ordonnée la pression de refoulement H de la pompe en mètres de colonne d'eau et en abscisse, son débit Q-en m/h . La courbe 18 indique la quan tité pouvant ttre débitée par la pompe 9 .Au début de l'opération de refroidissement, étant donné la température élevée du four 5, l'eau qui alimente le serpentin de refroidissement 4 par le con duit d'entrée 6 s'évapore rapidement. L'évaporation de l'eau s'accompagne d'un accroissement de volume considérable, qui augmente la résistance à l'écoulement de la vapeur par le serpentin de refro~idissement 4 . La courbe 20 que représente la figure 2 indique la ré sistance à l'écoulement, qui est fonction de la quantité débitée, pour le four à ltétat chaud, au moment où il se trouve princi palement de la vapeur dans le serpentin de refroidissement 4 o La forte résistance à l'écoulement a pour effet qu'il n'est tout d'abord débité qu'une quantité d'eau relativement faible (Q1 - figure 2) par la pompe 9. La vapeur qui s'écoule par le conduit de sortie 12 dans le conduit hélicoTdal 14 se refroidit et se condense dans ce conduit hélicoïdal avant que le condensat se formant de ce fait ne rentre dans le récipient de condensation il. À mesure que le four 5 se refroidit des parties de plus en plus importantes du serpentin de refroidissement 4 sont parcourues par l'eau. De ce fait diminue la résistance à l'écou- lement de liteau et de la vapeur par le conduit d'entrée 6, le serpentin de refroidissement 4 et le conduit de sortie l2.jus- qu'à l'entrée dans le récipient de condensation 11. La diminution de la résistance à l'écoulement a, conformément à la caractéristique de la pompe 9, selon la courbe 18, pour effet que le débit d'eau de la pompe augmente jusqu'à ce qu'il atteigne la valeur indiquée par Q2 sur la figure 2, au moment où il ne se produit plus aucune évaporation dans le serpentin de refroidissement 4 et où la résistance à l'écoulement a l'allure que représente la courbe 21. On voit que l'agencement faisant l'objet de l'invention détermine un réglage largement automatique du débit d'eau de refroidissement. Comme, tandis que le four est chaud, le volant d'échauffement de l'eau jusqu'à la température de sortie de la vapeur est plus fort que lorsque le four est déjà plus ou moins refroidi, il faut, à mesure que le refroidissement du four augmente, de plus en plus de liquide de refroidissement, si une quantité de chaleur à peu près constante doit être éliminée par unité de temps. On obtient ainsi un refroidissement rapide pour des tensions thermiques minlrmzm dans les parois du four Etant- donné la prévision du conduit annulaire à ean froide 16, la quantité d'eau se trouvant dans le récipient de condensation Il est, pendant la phase de refroidissement f maintenue à la température suffisamment faible nécessaire à la condensation de la vapeur pénétrant dans le conduit 12 L'effet de l'accroissement du débit d'eau de refroidissement qui se produit à mesure qu'augmente le refroidissement du four 5 est encore accru quand, tout d'abord, seule la valve 7 et, après refroidissement plus ou moins fort du four, 5, la valve 8 également s'ouvrent0 R E V E N D I o A I O N S 1. Dispositif de refroidissement pour four à fonctionnement intermittent caractérisé en ce qu'un serpentin de refroidissement 4 est prévu entre l'intérieur du four 5 et son isolant thermique 3 , en ce que le conduit de sortie 12 du serpentin de refroidissement 4 pénètre dans un récipient de condensation 11 qui n'est pas sous pression et qui est rempli d'eau et en ce que le conduit d'entrée 6 du serpentin de refroidissement 4 est-relié au récipient de condensation 11 par une pompe non volumétrique 9 dont le débit est fonction de la différence de pression. 2. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en série avec la pompe 9, dans le circuit de refroidissement, un dispositif de valves comportant deux valves d'étranglement montées en parallèle 7, 8 et en ce que les deux valves 7,8 ne sont ouvertes que lorsque le four est déjà partiellement refroidi. 3+ Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit de sortie 12 du serpentin de refroidissement 4 a une allure hélicoPdale en sa partie pénétrant dans le récipient de condensation 11 rempli d'eau. 4. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte additionnellement, dans le récipient de condensation 11, qui n'est pas sous pression et quXest rempli d'eau, un conduit de refroidissement hélicoïdal 15 qui est raccordé à un conduit annulaire d'eau froide 16