Brevet FR2474333A1 — publié le 19810731

La présenhe invention concerne un ds os!sir pour la séparation de matières, noamment d'isotopes à l'état de gaz ou de vapeur, ce disposivif comportant: - un groupe de canaux présentant, en coupe trans- versaie et en DIlan, un contour rectangulaire, - des listels ayant une arête qui constitue un bord de tuyère, et - des listels ayant un bord qui constitue un organe de séparation par "écorçage", ledit groupe de canaux présentant des coisons qui forment les canaux et sont munies de rainures, lesquelles rainures sont orientées longitudinalement et constituent des parois de tuyères, lesdits listels étant des pièces rapportées appliquées sur le groupe de canaux et pénétrant, les unes par leur arete constituant un bord de tuyère, les autres par leur bord constituant un organe de séparation par écorçage, dans la rainure associée et formant entre elles un interstice d'extraction d'une fraction. De tels dispcsirifs sont utilisés notamment pour la séparatio d'isotopes, et en particulier pour l'enrichissement en isotope léger U235 de l'uranium. La séparation repose sur la ségrégation spatiale partielle des composantes de poids différents d'un gaz ou d'une vapeur en écoulement rapide suivant une trajectoire courbe. L'ar@te de chaque listel qui constitue un bord de tuyère coopère avec une rainure pour former une tuyère ayant la forme d'mune fente dans laquelle le gaz ou la vapeur à déshomogénéiser se détend. Le gaz ou vapeur en écoulement subit la déflexion ou déviation nécessairedans cette rainure. A la fin de cette déflexion, le gaz ou vapeur en écoulement est partagé en deux fractions par la paroi de séparation par écorçage ("paroi écorceuse"). La fraction la plus légère sort par l'interstice d'extraction de fraction, et la fraction la plus lourde est amenée, par la fente de raccordement associée, à l'un des canaux du groupe. Ce groupe de canaux possède, pour le gaz ou vapeur initial à déshomogénéiser, et pour la fraction lourde à évacuer, des canaux qui se succèdent tour à tour (en alternat). L'ensemble opère avec un rendement correct si la géo- métrie des différents éléments de l'agencement est res- pectée avec une précision suffisante, les tolérances admissibles étant en certains endroits de l'ordre de 0,01 mm, éventuellement moins (voir brevet allemand rno 24 19 192, colonne 2, lignes _2 à 41). Dans un dispositif connu du genre précité (brevet allemand no il 98 328, figures 3, 4), les cloisons forment les canaux de l'ensemble sont des composants rapportés qui sont maintenus par des plaques frontales, lescuelles présentent en même temps des orifices d'entrée et de sortie pour le gaz ou vapeur initial et pour la fraction lourde. Les listels ayant une arête qui constitue un bord de tuyère et les listels de séparation par écorçage sont en même temps des plaques ou bandes de recouvrement des canaux posées sur ces derniers à la façon de couvercles. Il en résulte que, dans le dispositif connu, l'ensemble des tuyères est constitué par l'assemblage de composants multiples. Les tolérances étroites, impératives pour obtenir un rendement satisfaisant, ne peuvent être tenues qu'avec difficulté, du moins si l'on tient compte du point de vue économique. En fait, des erreurs ou écarts incontrôlables surviennent lors de la fabrication et s'additionnent lors de l'assemblage. Elles résultent en particulier de ce que les divers composants du groupe de canaux, c'est-à-dire les cloisons formant les canaux et les plaques frontales, reçoivent inéluctablement, sur la machine d'usinage, des serrages de fixation et des positionnements sur montage inégalement précis. A cela peuvent s'ajouter d'autres défauts lors de l'assemblage. La présente invention a pour but de perfectionner un dispositif du genre précité, de façon que le groupe de canaux et le dispositif puissent être fabriqués avec une grande précision globale, et que soient évités les défauts et imperfections incontrôlables inhérents à l'usinage et au montage des composants. Pour atteindre ce but, l'invention préconise que le groupe de canaux soit réalisé sous la forme d'un composant unitaire comportant, formées avec lui, des cloisons qui forment les canaux, et des couvertures de canaux, les canaux de ce groupe étant, en des côtés alternés, ouverts puis fermés par des parois terminales formées sur ledit composant, que les couvertures présentent, dans la région desdites cloisons, des fentes de raccordement auxdites rainures constituant des parois de tuyères, ces rainures s'étendant dans la direction de la longueur des craux, /nouvertiures des nnniux' et qoe]s/soient en outre pourvues de surfaces de contact ou butée sur lesquelles sont appliqués lesdits listels sous forme de pièces rapportées ayant chacune une arete qui constitue un bord de tuyère, et lesdits listels sous forme de pièces rapportées ayant urybord qui constitue un organe de séparation par écorgage. Essentiel pour l'inventior le groupe de canaux réalisé unitairement, d'un seul tenant, peut être fabriqué de diverses façons, sans avoir à imposer des impératifs de précision particuliers. L'exactitude de réalisation nécessaire est obtenue lors de l'usinage qui a lieu ensuite, lorsqu'on réalise les rainures formant paroi de tuyère, et les surfaces de butée. On peut alors recourir à des machines d'usinage de précision et, d'une façon générale effectuer l'usinage en ne recourant qu'à un seul montage maintenant le groupe. Les imprécisions dues à différents montages et serrages pouar l'usinage des compo- sants sont alors exclues. Constituant une unité homogène, le groupe de canaux peut Otre, par exemple, forgé. Dans une forme de réalisation particulièrement simple, satis- faisant à tous les impératifs, le groupe de canaux est une pièce moulée d'un seul tenant, dont les fentes de raccor- dement sont, soit réalisées après moulage, soit produites dans le moule au moyen de coulisseaux transversaux dont ce moule est doté, et les rainures formant paroi de tuyère sont, ainsi que les surfaces de butée, usinées avec précision, par enlèvement de matière (par exemple par enlèvement de copeaux), en opérant de préférence avec un montage d'usinage unique. La pièce moulée peut Etre une pièece moulée sous pression ou simplemern coulée en moule. Les listels formant paroi de tuyère, tout comme les listels formant paroi écorceuse, peuvent eux aussi être fabriqués avec une grande précision, dans des tolérances étroites. A cet égard, l'invention se caractérise par le fait que ces pièces formant paroi de tuyère, et celles formant paroi écorceuse sont, pour leur part, réalisées en tant que pièces de précision. Ces pièces peuvent être obtenues, par exemple, par galvanoplastie ou - électroformage. Les avantages atteints résident dans le fait que l'ensemble du dispositif selon l'invention peut être fabriqué avec la grande précision nécessaire pour obtenir un rendement de séparation suffisant. En premier lieu, le groupe de canaux est usiné avec une très grande précision, puisqu'il s'agit maintenant d'un composant unique. Les défauts inhérents à la forme de réalisation connue, reposant sur le fait que le groupe de canaux est composé d'une pluralité d'éléments fabriqués individuellement, sont éliminés. Le résultat est que le dispositif selon l'invention parvient à un rendement amélioré. A cela s'ajoute le fait que les frais de fabrication sont nota- blement réduits, et que le groupe compact peut aussi être facilement associé à d'autres éléments ou intégré dans un ensemble, ce qui peut se faire avec ou sans pièces de tête spéciales. La description qui va suivre, en regard des dessin annexésà titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une vue partielle, en coupe transversale d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 représente, à une échelle agrandie, le détail A de l'objet de la figure 1. La figure 3 représente l'objet de la figure 1 coupé et considéré selon B-B de la figure 1. Le dispositif représenté sur les figures sert à la séparation de matières, notamment à la séparation d'isotopes, à l'état de gaz ou de vapeur. Dans sa structure fondamentale, ce dispositif cor.porte: un roue ou ensemble i de canaux, une ilurali é de listels 2 ayant chacun une arête 6 formant un _ord de tuy.ère, et une pluralité de listels 3 ayanz cnacun u or 7 f'7or. an une paroi de séparation. Le groupe de canaux présente des cloisons 4 formant les canaux. En leurs parties que l'on peut ici qualifier de supérieure et inférieure, ces cloisons 4 sont munies de rainures ou tarses 5 orientées longitu- dbalement qui constituent chacune une paroi de tuyère. Les pièces, ici en forme de bande ou plaque, constituant les listels 2 et 3 sont a.liquées sur i e grJu e 1, et pénètrent chacune dans une rainure constituant une paroi de tuyère, les pilces 2 y péné.trant ar leur arete S constituant un bord de tuyere, et les -ices 3 par leur bord 7 constituant un orgene de séparation par écorçage, et ces pièces 2, 3 forment entre elles un interstice ou fente d'extraction 8. L'examen comparatif des figures 1 et 3 montre que le groupe 1 de canaux esz réalisé sous la forme d'un composant d'un seul tenant, qui, dans le présent exemple, peut être un composant moulé. Ce composant d'un seul tenant possède, formées sur lui, des cloisons 4 qui forment les canaux, et des couvertures 9 recouvrant ces canaux. En des cotés alternés, ces canaux 1! sont ouverts muis fermés par des parois terminales il, ainsi que nécessaire d'une part pour l'amenée du gaz ou de la vaueur à soumettre à séparaLion et, d'autre part, pour l'évacuation de la fraction lourde, tandis que la fraction légère peu- être évacuée par l'interstice cu Lente 8 d'extraction de fraction. Tout ceci;eut être immédiatement compris en considérant les flèches portées sur le dessin. Les couvertures 9 des canaux possedent, dans la région des cloisons 4, des fentes 12 pour raccordement aux rainures 5 des tuyères, ces fentes de raccordement 12 s'kendant dans la direction de la longueur des canaux 10. Toutefois, les couvertures 9 des canaux sont en outre munies de su rfaces d'apui ou butées 13 sur lesquelles sont atlicuées les nièces 2 formant bord de tuyère et les pièces 3 bord formant p aroi de séoaration oar écorçage. Les fentes de raccordement 12 'euvent être aménagées après démoulage ou bien être obtenues lors du moulage, grâce à des coulisseaux transversaux équipant le moule. Les rainures 5 formant paroi de tuyère et les surfaces de butées 13 sont usinées avec précision, par exemple par enlèvement de copeaux, de préférence dans un montage immobilisant par serrage. Les pièces 2 ayant, chacune une arête constituant un bord de tuyère, et les pièces 3 ayant chacune un bord constituant un organe de séparation, sont, pour leur part, exécutées en tant que pièces de précision, par exemple en tant qu'unités obtenues par électro-formage. L'ensemble 1 des canaux peut être, par exemple, coulé, forgé ou réalisé par électro-érosion REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la séparation de matières, notamment d'isotopes à l'état de gaz ou de vapeur, ce dispositif comportant: - un groupe de canaux présentant, en coupe transversale et en plan, un contour rectangulaire, - des listels ayant une arête qui constitue un bord de tuyère, et - des listels ayant un bord qui constitue un organe de séparation par "écorgage", ledit groupe de canaux présentant des cloisons qui forment les canaux et sont munies de rainures, lesquelles rainures sont orientées longitudinalement et constituent des parois de tuyères, lesdits listels étant des pièces rapportées appliquées sur le groupe de canaux et pénétrant les unes par leur arête constituant un bord de tuyère, les autres par leur bord constituant un organe de séparation par écorçage, dans la rainure associée et formant entre elles un interstice d'extraction d'une fraction, ce dispositif étant caractérisé par le fait que le groupe (1) de canaux est réalisé sous la forme d'un composant unitaire comportant, formées avec lui, des cloisons (4) qui forment les canaux, et des couvertures (9) de canaux (10), les canaux (10) de ce groupe étant, en des cstés alternés, ouverts puis fermés par des parois terminales (11) formées sur ledit composant, par le fait que les couvertures (9) présentent, dans l1 région desdites cloi- sons (4), des fentes (12) de raccordement auxdites rainures (5) constituant des parois de tuyères, lesquelles rainures s'étendent dans la direction de la longueur des canaux (10), et par le fait que les couvertures des canaux sont en outre pourvues de surfaces de butée (13) sur lesquelles sont appliqués lesdits listels sous forme de pièces rappor- tées (2) ayant une arête qui constitue un bord de tuyère, et lesdits listels sous forme de pièces rapportées (3) ayant un bord qui constitue un organe de séparation par écorgage. 2.- DisDositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le groupe (1) de canaux est une pièce moulée d'un seul tenant dont les fentes de raccordement (2) sont réalisées soit après moulage soit lors de la coulée au moyen de coulisseaux mobiles trans- versalement dans le moule, et par le fait que les rainures (5) formant paroi de tuyère sont usinées avec précision, par enlèvement de métal, ainsi que les surfaces de butée (13). 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les listels (2, 3) sont, pour leur part, exécutés en tant que composants de précision.