Brevet FR2623729A1 — publié le 19890602

La présente invention se rapporte aux machines utilisées pour la séparation isotopique par centrifugation qui consiste à faire passer un mélange de départ dans un certain nombre d'étages de séparation indispensable pour que le produit riche obtenu ait la teneur désirée dans l'isotope recherché. Pour obtenir une masse de produit suffisante, il faut donc un grand nombre de machines fonctionnant en parallèle dans chaque étage. Le cout de première installation d'une usine de séparation est basé d'une part sur le nombre de mobiles de centrifugation nécessaire pour obtenir la quantité voulue par unité de temps, ce qui est une donnée rigoureuse, et d'autre part sur l'équipement et l'environnement (enceintes, supports, bâtiments...) de ces mobiles afin d'assurer leur fonctionnement. Le premier poste du prix de revient est optimisé au cours des études de procédé, le second doit être maintenu à un niveau aussi bas que possible pour arriver à un prix de vente compétitif. Le second poste du prix de revient dépend en grande partie de la réalisation mécanique de chaque machine. On sait qu'un mobile de centrifugation est contenu et isolé de l'atmosphère extérieure par une enceinte, dans laquelle est maintenu le vide afin d'éviter une consommation d'énergie par frottement. Cette enceinte assure généralement le positionnement des paliers c'extrémités du mobile et participe à la précision mécanique de l'ensemble. L'enceinte permet également de contrôler la température du mobile de centrifugation, malgré#son isolement sous faible vide, par les transferts de chaleur entre surfaces adjacentes des éléments constitutifs de la machine. Elle doit aussi être supportée par un bâti et comporter des branchements de fluides ainsi que des circuits électriques aboutissant au mobile. On voit donc que la construction de l'enceinte représente une part importante de l'estimation du prix de revient. Par ailleurs, il faut aussi protéger les machines par une construction qui les isole de l'extérieur en prévoyant des moyens mécaniques indispensables aux manipulations et à la sécurité de fonctionnement. Le prix de revient de ces installations auxiliaires est proportionnel au volume occupé par les machines complètement équipées. L'invention a pour but de diminuer les frais d'installation en groupant un certain nombre de mobiles de centrifugation, également appelés "bols", dans une même machine et en sériant les fonctions de façon à simplifier la réalisation de certains éléments et par voie de conséquence à diminuer leur prix de revient. La multi-machine de- centrifugation faisant l'objet de l'invention est remarquable en ce qu'elle comporte: - plusieurs mobiles de centrifugation disposés dans une enceinte sous vide, - un support central encastré dans un socle solidaire de l'enceinte et éventuellement un plateau réglable en hauteur sur ledit support pour positionner deux jeux de paliers d'extrémités des mobiles, - des conduites dans le support central prolongées par des raccords pour canaliser les fluides et les circuits d'asservissement aboutissant aux paliers, - des prises de mouvement pour un jeu desdits paliers. De part sa construction le support central est assimilable à une poutre encastrée à une extrémité. Afin de réduire les amplitudes des vibrations préjudiciables â la bonne marche de la machine, il est préférable d'immobiliser élastiquement l'extrémité libre du support par un élément amortisseur disposé entre l'enceinte et cette extrémité libre. Ainsi, on évite également les contraintes qui pourraient provenir d'un défaut de centrage entre le capot de l'enceinte et le support central. La machine travaillant sous faible vide, il faut autant que possible réduire le nombre de joints qui doivent assurer l'étanchéité des conduites de fluides et d'asservissement aboutissant aux paliers des mobiles de centrifugation. A cette fin des conduites sont formées dans le support central par des tubulures concentriques réservant entre elles des canaux indépendants. Des raccords branchés sur ces canaux établissent des liaisons étanches entre les conduites et les paliers qui sont réservées à l'introduction et à l'extraction des fluides traités ainsi qu'au passage des circuits d'asservissement et de contrôle. Une conduite peut desservir plusieurs raccords. Les mobiles de centrifugation sont entraînés par des prises de mouvement montées de préférence sur les paliers du socle afin d'éviter l'échauffement de l'enceinte et les vibrations du plateau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et des dessins annexés, lesquels ne sont donnés qu'à titre d'exemple sans aucun caractère limitatif. Sur ces dessins: - la figure 1 représente schématiquement une coupe en élévation d'un type de multi-machine de centrifugation suivant l'invention; - la figure 2 représente un détail de réalisation d'une variante de l'invention. Sur la figure 1, la machine vue dans son ensemble comporte une enceinte 1 formée par un socle 2 assemblé de façon étanche avec un capot 3. Dans l'exemple de la figure, le socle 2 est monté sur des pieds 4, mais il pourrait se présenter également sous la forme d'un carter ou être adapté sur une fosse sans changer la portée de l'invention. Un support central 5 est solidement encastré dans le socle 2 par tous moyens appropriés. Un plateau 6 coulisse sur le support central 5 à une certaine distance du socle 2 et son poids est équilibré par un ressort 7 fixé à une potence 8 solidaire du support 5. Pour empêcher la rotation du plateau 6, des portées lda, 10b sont engagées dans des glissières longitudinales lla, 11D du support 5. Les mobiles qui tournent à grande vitesse sont soumis à une acclération centrifuge très importante qui entraîne une augmentation du diamètre des pièces. A cause de cette déformation radiale se produit un raccourcissement longitudinal qui est lié à la déformation par le coefficient de Poisson. Cet effet est assez important dans le cas présent pour nécessiter la présence d'un dispositif spécial qui compense les variations d'entrefer des paliers magnétiques quand le mobile accélère et atteint sa vitesse de régime. Pour ce faire, on a un mécanisme de réglage qui permet de faire varier la hauteur du plateau 6 par rapport au socle 2. Ce mécanisme qui ne fait pas partie de l'invention comporte une vis sans fin 12 sur le support central 5, une roue dentée 13 avec un alésage fileté en prise sur la vis 12, un moteur 14 avec un engrenage 15 de commande. La roue 13 est montée entre deux roulements 16a, 16b serrés contre le plateau 6 par une bride 17. Le sommet du capot 2 comporte un élément amortisseur 18, par exemple en élastomère qui s'emboîte sur l'extrémité libre 19 du support 5. Cette liaison élastique permet d'une part d'empêcher les vibrations qui pourraient prendre naissance dans le support central 5, celui-ci se comportant comme une poutre encastrée à une seule extrémité, et d'autre part, de compenser les défauts de montage qui pourraient soumettre le support 5 à des contraintes latérales. Le socle 2 et le plateau 6 comportent chacun un jeu de paliers tels que 20 et 21, égaux en nombre, par exemple quatre ou six, régulièrement répartis autour du support 5. Les axes de ces paliers sur le socle 2 et le plateau 6 sont rigoureusement alignés entre eux et parallèlement à l'axe du support 5; cet alignement est conservé par les portées 10a, 10b et les glissières lla, llb qui empêchent le plateau 6 de tourner. Dans un exemple de réalisation illustré par la figure 1, les paliers 20,21 sont du type à suspension magnétique. Des mobiles de centrifugation 22 (ou bols) sont montés entre les jeux de paliers 20, 21 du plateau 6 et du socle 2. Les mobiles 22 comportent chacun des couvercles d'extrémités 23a, 23b qui permettent d'une part le centrage dans l'axe des paliers 20, 21. Des prises de mouvement étanches 25 mues par des moteurs électriques 26 sont montées sur les paliers 21 du socle 2 de façon à assurer la rotation des mobiles 22. Il serait également possible de monter les prises de mouvement 25 sur le plateau 6, mais cette disposition pourrait accroître la température intérieure de l'enceinte 1 et occasionner des vibrations du plateau 6 alors que dans le socle 2 celles-ci sont plus facilement amorties. Le support central 5 est creux et formé par au moins trois tubes concentriques 29a, 29b, 29c, qui déterminent des conduites ou canaux 30a, à 30d indépendants. Le tube 29b est fractionné pour former deux canaux 30b et 30d ... Les conduites 30a à 30d sont prolongées respectivement par des raccords tels que 32, 33a et 33b de façon à établir des liaisons avec les mobiles par l'intermédiaire des paliers 20, 21. La conduite 30a et les raccords 32 introduisent le fluide à traiter, dit mélange de départ, par les cannes 34 dans les mobiles 22. Les conduites 30b et 30d ainsi que les raccords 33a, 33b extraient les fluides sortant du bol 22 et comprimés par les rouets 35 des couvercles 23a et 23b. ta conduite 30c est affectée par exemple au passage de circuits d'asservissement et de controle de l'enceinte. Des soufflets 36a à 36c sont-intercales sur les raccords 33a à 33c correspondants pour éviter la transmission de vibrations et de contraintes au support central 5 et permettre le mouvement du plateau 6 par rapport au support 5.Des brides 37 à 40 permettent les branchements de canalisations extérieures (non figurées) sur les conduites 30a à 30d. Le fonctionnement de la multimachine suivant cette réalisation est le suivant: L'enceinte 1 étant maintenue sous vide par des moyens appropriés qui ne font pas partie de l'invention, les moteurs 26 sont mis sous tension afin d'entraîner les mobiles de centrifugation 22. Sous l'effet de l'attraction magnétique des portées 24 et des paliers 20, 21 les mobiles 22 sont mainte nus en position et leurs vibrations assorties pendant leur rotation. Un réglage de la suspension peut être obtenu par le mécanisme à vis sans fin 12 commandé par le moteur 14, ce qui permet de faire varier la position au plateau 6 sur le support 5 et par conséquent la hauteur par rapport au socle 2. Le fluide à traiter ou produit de départ est introduit dans les mobiles 22 par les cannes34, les raccords 32 et la conauite 30a . Les fluides obtenus après centrifugation sont extraits par les rouets 35a et 35b en relation avec les raccords et les conduites d'extraction, respectivement 33a, 30b et 33b, 30d. La figure 2 représente une variante de réalisation de la multimachine suivant l'invention, dans laquelle les paliers magnétiques 21 (Fig.l) ont été supprimés et remplacés par des tampons-amortisseurs 42. Ces derniers, dans le présent exemple, sont constitués par un amortisseur à huile 42a entouré par un soufflet d'étanchéité 42b. Dans ce cas, c'est le film hydrodynamique créé par la rotation qui centre le bol 22 et ce sont les tampons 42 qui permettent l'amortissement des mouvements du bol. Une membrane élastique 43 assure l'étanchéité entre la zone de rotation du touret 35b et l'intérieur de l'enceinte 1. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite nullement aux exemples de réalisation plus spécialement décrits et représentés; elle en englobe au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Multimachine de centrifugation pour séparation isotopique, caractérisée en ce qu'elle comporte: - plusieurs mobiles de centrifugation disposés dans une enceinte sous vide, - un support central encastré dans un socle solidaire de l'enceinte et un plateau pouvant être réglable en hauteur sur ledit support pour positionner deux jeux de paliers d'extrémités des mobiles, - des conduites dans le support central prolongées par des raccords pour canaliser les fluides et les circuits d'asservissement aboutissant aux paliers, - des prises de mouvement pour un jeu desdits paliers. 2. Multimachine de centrifugation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte immobilise le support central par l'intermédiaire d'un élément amortisseur. 3. Multimachine de centrifugation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte est formée par un capot monté de façon étanche sur le socle. 4. Multimachine de centrifugation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les conduites sont formées par des tubulures concentriques disposées dans le support central pour réserver entre elles des canaux indépendants. 5. Multimachine de centrifugation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les prises de mouvement sont incorporées à un jeu de paliers montés sur le socle. 6. Multimachine de centrifugation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins l'une des conduites prolongées par les raccords branchés sur les paliers véhicule le fluide introduit dans les mobiles. 7. Multimachine de centrifugation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que des conduites séparées prolongées par des raccords respectifs branchés sur les paliers véhiculent les-fluides extraits aux extrémités des mobiles.