Brevet FR2527946A1 — publié le 19831209

La présente invention concerne de manière générale le problème de la séparation de produits solides mélangés en au moins deux parties se distinguant par leur granulométrie. C'est notamment le cas lorsque le matériau de départ est formé par le mélange de deux produits solides différents de cotes et volumes distincts. Par exemple, c'est le cas lorsque l'on cherche à séparer des éléments solides de géométrie bien définie mélangés à de la poudre, dont les plus gros grains ont des dimensions inférieures à la plus petite dimension des éléments solides. Plus précisément, ce cas se rencontre, lors du retraitement de combustible nucléaire, pour séparer des tronçons découpés à une longueur régulière des gaines des pastilles de combustible contenues dans ces gaines et d'une granulométrie de dimension maximale inférieure à la plus petite dimension des tronçons de gaine. Les appareils antérieurement connus pour assurer cette fonction de séparation de produits de granulométries distinctes sont tous du genre mettant en oeuvre des surfaces de séparation inclinées, perforées et mobiles, alimentées en leur partie supérieure par le matériau initial qui est à séparer en parties distinctes. Le matériau avance progressivement en descendant sur ces surfaces du fait de leur mouvement, et les parties de ce matériau susceptibles de passer par les perforations de dimensions croissantes se séparent ainsi les unes des autres. Les appareils de ce genre comprennent essentiellement les séparateurs du type à plateaux perforés vibrants, et les séparateurs du type à tambours tournants. Malgré la simplicité de leur principe de fonc tionnement, ces appareils nécessitent toujours des moyens mécaniques relativement importants pour réaliser les mouvements de vibration ou rotation. La présente invention a pour but de proposer un appareil de séparation d'un genre nouveau, beaucoup plus simple que tous les appareils antérieurement con L'appareil de séparation selon l'invention dérive d'un genre d'appareil antérieurement connu, mais uniquement pour assurer la fonction de transport de matériaux pulvérulents et/ou granulés. Ce genre d'appareil transporteur connu comporte essentiellement un tube à l'intérieur duquel tourne avec jeu un élément hélicoïdal souple. L'appareil comporte à sa base une sonde d'admission alimentée par une trémie et, à sa partie supérieure, une goulotte d'évacuation. Si le pas de l'élément hélicoïdal souple est à droite, il tourne dans le sens des aiguilles d'une montre ; si le pas est à gauche, il tourne en sens inverse. Cet appareil transporteur fonctionne aussi bien en position faiblement horizontale, ou inclinée ou verticale. Le principe de fonctionnement de cet appareil transporteur est simple, les particules du matériau à transporter, lorsque l'élément hélicoïdal souple tourne, heurtent successivement des parties inclinées tournantes de cet élément hélicoïdal souple qui leur donnent ainsi des impulsions de mouvement ayant à la fois une composante axiale orientée vers la sortie supérieure du tube faisant avancer les particules vers cette sortie, et une composante centrifuge périphérique lan çant ces particules contre la paroi interne du tube qui les renvoie ensuite vers l'intérieur du tube, le processus global assurant finalement le transport de tout le matériau. L'invention consiste à modifier ce genre simple d'appareil transporteur antérieurement connu pour lui permettre d'assurer, outre la fonction de transport, la fonction caractéristique de séparation. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de séparation de produits solides mélangés en parties de granulométries distinctes, comportant un tube à l'intérieur duquel tourne avec jeu un élément hé licoidal souple caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaisons : un premier tube constitué du tube précité entourant ledit élément hélicoldal souple rotatif mais qui est percé de trous sur au moins une partie de sa longueur à partir de sa base ; une entrée d'alimentation en produits à séparer qui débouche à l'intérieur dudit premier tube au-dessus de sa base et dans la partie perforée de ce tube ; un second tube concentrique au premier ménageant un espace annulaire entre les deux tubes ; au moins une sortie de récupération de produits séparés en communication avec ledit espace annulaire et l'intérieur dudit premier tube ; et une sortie d'autres produits séparés et transportés en communication avec l'intérieur de l'extrémité de sortie dudit premier tube. L'appareil séparateur de l'invention fonc- tionne de la manière suivante : les produits à séparer sont introduits à l'intérieur du premier tube transporteur dans sa partie présentant des trous mais, au cours du transport, les parties de produits qui ont des dimensions inférieures-à celles des trous du premier tube et qui sont animées de mouvements centrifuges périphériques du fait de la rotation de l'élément hélicoïdal souple passent à travers ces trous et entrent dans l'espace annulaire où elles sont évacuées vers la sortie de récupération ; par contre, les parties de produits de dimensions supérieures ne peuvent sortir du premier tube et sont donc transportées jusqu'à la sortie de ce premier tube. On comprend aisément que cet appareil, de principe de fonctionnement et de réalisation simples, est néanmoins susceptible de convenir à des processus de séparations multiples. En effet, il suffit de prévoir, à partir de la base du premier tube, des successions de zones présentant des trous de dimensions croissantes et de cloisonner l'espace annulaire à chaque changement de zones, pour recupérer des parties distinctes de produits par granulométries croissantes à partir de la base de l'appareil par autant de sorties en communication avec les zones successives cloisonnées de l'espace annulaire, et par la sortie de l'extrémité supérieure du tube intérieur On décrira ci-après, à titre d'exemples, deux réalisations de l'invention en se référant au dessin annexé, sur lequel : : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un premier appareil séparateur en deux parties d'un mé lange initial, - la figure 2 est une vue de détail illustrant un type spécifique d'élément souple hélicoidal dont l'utili sation convient tout particulièrement à la mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3 est un détail agrandi montrant la partie perforée du premier tube intérieur, - la figure 4 représente schématiquement l'utilisation en série de plusieurs appareils séparateurs identi ques à celui de la figure 1, et - la figure 5 est une vue schématique en élévation d'un second appareil séparateur en plusieurs parties d'un mélange initial. L'appareil, représenté sur la figure 1, comporte un premier tube 1 à l'intérieur duquel tourne avec jeu un élément souple hélicoïdal 2. f Par exemple, comme représenté plus en détail sur la figure 2, cet élément est constitué d'un axe tubulaire central 3 dans lequel sont encastrés hélicoldalement des fils souples perpendiculaires 4 dont les extrémités se trouvent placées au contact, ou presque au contact, de la paroi interne du tube 1. Le tube 3 et les fils souples 4 sont réalisés en métal inoxydable, ou en matière plastique industrielle telle qu'un polyamide, selon la nature des produits à séparer et la résistance à l'usure souhaitée. L'élément hélicoïdal souple 2 est entraîné en rotation par un moteur 5 monté à l'extrémité supérieure de l'appareil. Comme exposé ci-dessus, le sens de rotation de ce moteur est celui des aiguilles d'une montre, ou l'inverse, selon que le pas de l'élément hélicoldal est à droite ou à gauche. Ce moteur est avantageusement du type à vitesse variable. Le tube 1 est percé de trous 6 sur au moins une partie L de sa longueur à partir de sa base. Dans cet exemple, les diamètres de ces trous sont tous de même valeur puisque cet appareil simple ne vise à séparer qu'en deux parties le matériau mélangé d'entrée. Les trous 6, percés dans l'épaisseur du tube 1, sont évasés coniquement vers l'extérieur du tube, pour éviter le coincement de particules de matière dans les trous. L'axe de ces trous coniques peut être perpendiculaire à la paroi du tube 1 ou, également, incliné vers le bas par rapport à cette paroi, comme on le voit plus en détail sur la figure 3. L'introduction du mélange à séparer s'effectue par une entrée 7 débouchant à l'intérieur du tube 1 dans la zone perforée L, au-dessus de la base de l'appareil. Le tube 1, perforé à sa partie inférieure, est lui-même placé concentriquement à l'intérieur d'un second tube 8 de manière à ménager un espace annulaire 9 entre les deux tubes. Cette concentricité est assurée par un collier de montage 10 à l'extrémité supérieure de l'appareil, et des entretoises de centrage 11 à la base. Un conteneur 12 est situé à la base de l'appareil, en communication avec l'intérieur du tube 1 et également avec l'espace annulaire 9. La sortie des produits séparés et transportés à l'intérieur du tube 1 s'effectue par une goulotte d'évacuation 13 montée en tête d'appareil. Le fonctionnement de cet appareil est le suivant : lorsque le mélange de produits de granulométries différentes est introduit par l'entrée 7, à l'intérieur du tube 1 dans lequel tourne l'élément hélicoïdal souple 2, les parties de produits de dimensions inférieures au diamètre des trous 6 passent à travers ces trous et tombent par l'espace annulaire 9 dans le conteneur 12 ; les parties encore plus fines peuvent également glisser entre les fils souples 4 de l'élément hélicoï- dal 2 et tomber ainsi par l'intérieur du tube 1 vers le conteneur 12. Une circulation forcée d'air descendant peut accentuer et accélérer ce processus.Par contre, les parties de produits de dimensions supérieures au diamètre des trous 6 sont transportées progressivement et hélicoidalement par l'élément hélicoïdal souple 2 vers la goulotte d'évacuation supérieure 13. On comprend que les dimensions des différentes parties ou éléments de l'appareil (diamètres des tubes 1 et 8 ; longueurs L et L', diamètres des trous 6 ; pas de l'élément hélicoïdal 2) et la vitesse de rotation du moteur 5 doivent être choisies en fonction de la nature du mélange d'entrée et des granulométries désirées des parties à séparer. Comme on l'a déjà souligné, un tel appareil séparateur peut être implanté verticalement, ou avec inclinaison et, à la limite, presque horizontalement. En particulier, on a représenté schématiquement sur la figure 4 une utilisation en série de trois appareils séparateurs S1, S2 et 53 inclinés. Les références 7, 12 et 13, suivies des nombres 1, 2 ou 3, représentent respectivement les éléments fonctionnels analogues de mêmes références que ceux de l'appareil représenté sur la figure 1. L'entrée du mélange initial se fait par l'entrée 7-1 du premier séparateur S1. Les produits de plus petite granulométrie sont récupérés dans le conteneur 12-1. Le reste, évacué par la goulotte 13-1, constitue l'entrée 7-2 du second séparateur S2. On récupère dans le conteneur 12-2 des produits de granulométrie supérieure à celle des produits récupérés dans le conteneur 12-1, et ainsi de suite. Les coupures du processus de séparation sont déterminées par le choix de dimensions croissantes des trous 6 des séparateurs successifs S1, S2 et S3. Cette disposition d'une suite d'appareils séparateurs inclinés peut convenir dans le cas où l'on désire avoir une installation de hauteur limitée et s'étendant plutôt horizontalement. Par contre, si l'on désirè réaliser une installation à séparations multiples de faible emprise au sol, et que l'on ne soit pas limité en hauteur, on peut utiliser un appareil tel que celui représenté schématiquement en position verticale sur la figure 5. Sur cette figure, les mêmes références que sur les figures 1 et 4 représentent des éléments fonctionnels analogues. Le tube 1 comprend des zones successives L1, L2 et L3 dans lesquelles le tube intérieur 1 est percé de trous 6 de dimensions croissantes D1, D2 et D3. L'espace annulaire 9 est séparé par des cloisons 14 à chaque changement de zone. On retrouve dans cet appareil l'entrée initiale du mélange en 7-1, puis les sorties successives de sorties des parties de granulométries croissantes en 12-1, 12-2, 12-3 et 13-3. L'invention n'est pas limitée aux quelques modes de réalisation décrits ci-dessus et s'détend à toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil de séparation de produits solides mélangés en parties de granulométries distinctes, comportant un tube à l'intérieur duquel tourne avec jeu un élément hélicoldal souple, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison : un premier tube (1, figure 1) constitué du tube précité entourant ledit élément héli cotidal souple rotatif(2) mais qui est percé de trous (6) sur au moins une partie (L) de sa longueur à partir de sa base ; une entrée (7) d'alimentation en produits à séparer qui débouche à l'intérieur dudit premier tube (1) à une hauteur L' au-dessus de sa base et dans la partie perforée de ce tube ; un second tube (8) concentrique au premier ménageant un espace annulaire entre les deux tubes ; au moins une sortie (12) de récupération de produits séparés en communication avec ledit espace annulaire et l'intérieur dudit premier tube ; et une sortie (13) d'autres produits séparés et transportés, en communication avec l'intérieur de l'extrémité de sortie dudit premier tube. 2. Appareil de séparations multiples selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube intérieur (1) présente à partir de sa base des zones successives (L1, L2, L3, figure 5) dans lesquelles les trous (6) sont de dimensions croissantes, que des cloisons (14) séparent l'espace annulaire (9) lorsque l'on passe d'une zone à la suivante, et que des sorties de récupération successives (12) équipent la base des espaces annulaires ainsi cloisonnés pour l'extraction de parties de produits à granulométries croissantes. 3. Installation de séparations multiples mettant en oeuvre plusieurs appareils selon la revendication 1, caractérisée en ce que les appareils sont disposés inclinés les uns à la suite des autres (S1, S2, S3, figure 4) et que la sortie supérieure du premier appareil constitue l'entrée du second et ainsi de suite.