Brevet FR2683171A1 — publié le 19930507

DISPOSITIF DE DECOUPAGE PAR ARC ELECTRIQUE D'UN FIL ENROULE AUTOUR D'UNE PIECE SUPPORT ALLONGEE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le démantèlement ou la destruction d'un ensemble comprenant une pièce allongée autour de laquelle est enroulée un fil métallique. C'est en particulier le cas du fil espaceur des aiguilles de combustible nucléaire. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Dans le cadre du traitement ou du retraitement des barres de combustible usagé, il est nécessaire de désolidariser le fil espaceur des aiguilles de combustible. Comme le montre la figure 1, on sait effectuer cette séparation en procédant aux opérations de découpage du fil 1 et de la séparation de ce fil par rapport à l'aiguille de combustible 2. En effet, l'ensemble constitué de l'aiguille de combustible 2 et du fil espaceur 1 enroulé autour de cette dernière est avancé à l'intérieur d'une cassette multi-électrode de découpage 3. Cette dernière fonctionne, par exemple, par arc électrique. Ensuite, l'aiguille de combustible 2 est reprise par un mandrin de centrage 4 qui décolle le fil l de l'aiguille 2. Le fil 1 est finalement écarté par un cône séparateur 5. Cet ensemble d'opérations doit être effectué en continu pour pouvoir assurer un bon rendement de la chalne de retraitement des combustibles. On connaît par le brevet français nO 2 539 660 un procédé et un dispositif pour le découpage d'un fil qui est applicable à la découpe du fil espaceur des aiguilles de combustible nucléaire. Ce dispositif de découpe de fil est représenté à la figure 2. La découpe se fait par arc électrique au moyen d'une série d'électrodes 5 placées autour d'un orifice central 9 à travers lequel doit passer la barre de combustible entouré du fil à découper. Les électrodes 5 sont placées entre deux flasques avant 6A et arrière 6B. Pour améliorer l'opération de découpage par arc électrique, on dispose d'une alimentation d'argon 7 débouchant dans une gorge annulaire SA, en regard des électrodes 5. Par contre, il se trouve que sa répartition est hétérogène sur l'ensemble des électrodes 5. Ceci provoque une usure prématurée de ces électrodes 5. Mais, lors de l'opération de découpage, des scories se forment et ont tendance à tomber sur les électrodes inférieures. Or, comme le montre la figure 2, les électrodes 5 sont placées verticalement, c'est-à-dire perpendiculairement à un axe horizontal correspondant au défilement de l'aiguille de combustible entouré du fil. Dans ce cas, lors de la coupe du fil, des scories créées tombent par gravité dans la gorge annulaire 5A où se trouvent les électrodes 5 les plus basses. De ce fait, ce dispositif a une durée de vie limitée. Le but principal de l'invention est de remédier à cet inconvénient. RESUME DE L'INVENTION L'objet principal de l'invention est donc un dispositif de découpage par arc électrique d'un fil ou d'une pièce métallique mince et allongé, enroulé autour d'une pièce support ayant elle-même une forme allongée, le dispositif comprenant - un support percé d'une ouverture permettant le passage de la pièce entourée du fil le long d'un axe central de déplacement - des électrodes montées sur le support de manière à entourer la pièce et le fil et orientées vers le centre de l'ouverture - des moyens pour faire jaillir un arc électrique entre les électrodes et la pièce ; et - une gorge annulaire placée au niveau des électrodes pour distribuer de l'argon à l'extrémité de chaque électrode. Selon l'invention, les électrodes sont inclinées par rapport à l'axe central de déplacement et une lèvre circulaire est prévue entre les électrodes et l'ouverture pour éviter que des scories ne pénètrent dans la gorge lors du découpage du fil. Un deuxième inconvénient du dispositif de l'art antérieur, décrit à la figure 2, est que l'argon issu de l'arrivée d'argon 7 circule à l'intérieur de la gorge 5A, sa répartition vers toutes les électrodes 5 s'en trouvant hétérogène. Ceci provoque une usure prématurée de ces électrodes 5. En conséquence, une caractéristique complémentaire du dispositif selon l'invention prévoit une arrivée d'argon sous pression dans la gorge constituée d'un connecteur électrique traversé par une canalisation et pour chacune des électrodes au moyen d'un trou de sortie. Les électrodes du dispositif de l'art antérieur subisse un traitement thermique appelé "palladiage" (recouvrement d'une surface avec du palladium) facilitant le brasage des électrodes. Mais, le brasage des électrodes se pratique dans une enceinte sous vide secondaire, ceci multipliant par deux le prix de fabrication du dispositif. En conséquence, une caractéristique de l'invention est de prévoir des électrodes en tungstène n'ayant pas subi de traitement tel que le palladiage. Pour compléter cette caractéristique technique, la fixation des électrodes se fait par sertissage dans une pièce annulaire. De préférence, cette pièce annulaire est placée entre le flasque avant et le flasque arrière qui porte la lèvre circulaire. Ce flasque avant et ce flasque arrière sont, dans le dispositif de l'art antérieur, réalisés en stumatite. Ce matériau a de bonnes caractéristiques physiques, mais des caractéristiques mécaniques insuffisantes et un prix élevé. Pour remédier à cet inconvénient, les flasques avant et arrière sont en matière réfractaire isolante. On choisit de préférence une céramique du type ZAC électro-fondue. On peut ajouter que les pièces annulaires et les connecteurs électriques sont de préférence en cuivre. Enfin, l'angle d'inclinaison des électrodes est de préférence égal à 300. LISTE DES FIGURES L'art antérieur a été exposé à l'aide de - la figure 1, représentant schématiquement l'enlèvement du fil espaceur d'une aiguille de combustible - la figure 2, représentant en coupe un dispositif de coupe selon l'art antérieur. L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, complétée de - la figure 3 représentant en coupe le dispositif de coupe selon l'invention - la figure 4, représentant en coupe, la partie inférieure du dispositif selon l'invention - la figure 5 représentant une coupe partielle en vue de côté du dispositif selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE REALISATION DE L'INVENTION Sur cette figure 3, on retrouve des éléments du dispositif de l'art antérieur représenté par la figure 2. Plus exactement, on y retrouve les électrodes 10, un flasque avant 11, un flasque arrière 12 et une arrivée d'argon symbolisée ici par un connecteur électrique 13 traversé par une canalisation. On peut noter l'utilisation éventuelle d'un dispositif de sustentation 23 représenté en traits mixtes. Les moyens pour faire jaillir un arc électrique entre les électrodes 10 et la pièce 2 et le fil 1 sont symbolisés par l'arrivée de l'alimentation électrique constituée par le connecteur électrique 13 qui assure également l'arrivée de l'argon. Les électrodes 10 entourent l'orifice central 19 dans lequel passe l'aiguille 2 entourée du fil 1 à découper. Comme le montre cette figure 3, selon l'invention, les électrodes 10 ne sont pas placées verticalement, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe de déplacement 16 de la pièce support 2 et du fil 1, mais sont inclinées. Les électrodes 10 sont toujours orientées dans une direction qui coupe cet axe de déplacement 16, leur inclinaison faisant de préférence un angle égal à environ 300. De plus, le flasque arrière 12 se prolonge à l'intérieur de la couronne fictive, constituée des électrodes 10, par une lèvre circulaire 17. Cette dernière est donc située entre les électrodes 10 et l'orifice 19 de passage. Elle doit avoir une forme qui recouvre presque complètement la gorge 15 dans laquelle sont fixées les électrodes 10. De cette manière, les éventuelles scories formées lors de la production des arcs électriques pour découper le fil 1 ne peuvent pas tomber à l'intérieur de cette gorge 15 et endommager prématurément le dispositif. La forme de la lèvre 17 représentée sur la figure 3 n'est qu'un exemple de réalisation, le principe étant que cette forme empêche l'accès de la gorge 15 aux scories de découpage. Comme dans l'art antérieur et la figure 4, l'arrivée de l'argon sous pression s'effectue dans la gorge 15 dans laquelle sont fixées les électrodes 10. Par contre, l'argon est distribué dans une rainure torique 18 en communication avec une cavité 20 pratiquée dans la pièce annulaire 14. Cette rainure torique 18 est en communication avec un nombre N de trous de sortie 21 égal au nombre N d'électrodes 10. L'orientation de ces trous des sorties 21 est telle, que l'argon sous pression est projeté autour de l'extrémité de chaque électrode 10. On constate sur cette figure 4, que le connecteur électrique 13 assure non seulement l'apport du courant électrique à la pièce annulaire 14 et aux électrodes 10, mais également l'arrivée de l'argon sous pression dans chaque trou de sortie 21. L'exemple de réalisation de l'arrivée de l'argon dans chaque trou de sortie n'est qu'un exemple de réalisation, la rainure torique 18 pouvant avoir une autre configuration, dès l'instant qu'elle met en communication chacun des trous de sortie 21 avec le trou de sortie 22 du connecteur électrique 13. Sur la figure 5, on peut voir un exemple de positionnement de chacun des trous de sortie 21 par rapport aux électrodes 10. Ceux-ci peuvent être placés entre les électrodes 10, la sortie de ces trous de sortie 21 étant telle, qu'elle permet à l'argon d'entourer l'extrémité de chaque électrode 10. Selon une particularité subsidiaire de l'invention, les électrodes 10 sont de préférence en tungstène. Dans ce cas, elles ne subissent pas de traitements tels que le "palladiage". Ceci constitue une économie sur le cout de fabrication du dispositif. Les électrodes 10 sont de préférence serties dans la pièce annulaire 14. I1 s' avère avantageux de choisir comme matériau constitutif des flasques avant ll et arrière 12 une matière isolante réfractaire. Une céramique du type ZAC électro-fondue s'avère particulièrement intéressante. On peut citer la constitution de la céramique ZAC : 50 % de AlO3, 32 % de ZrO2, 16 % de SiO2, 1 % de Na2 et moins de 1 % de Fe, ToO2, Cr2 et Mon304. I1 s'avère également avantageux de prévoir la pièce annulaire 14 et le connecteur électrique 13 en cuivre. I1 est également possible de prévoir pour chaque électrode 10 une double alimentation en argon, en multipliant le nombre de trous de sortie 21 par deux, un trou de sortie étant sortie de chaque côté d'une électrode 10. Cette disposition est symbolisée par des trous de sortie 21 représentés en traits interrompus sur la figure 5. Les principaux avantages du dispositif selon 1 invention sont les suivants: - protection des électrodes de toute chute de scories, augmentant ainsi la durée de vie du dispositif - alimentation de chaque électrode en argon - suppression totale des différents traitements thermiques sur certaines pièces - suppression du brasage des électrodes - utilisation d'une matière isolante et réfractaire pour constituer le support - augmentation du rendement de l'opération de découpe du fil. Diminution de 60 % du coût de fabrication par rapport à celui du dispositif de l'art antérieur décrit au début de la présente description. REVENDICATIONS 1. Dispositif de découpage par arc électrique d'un fil (1) ou d'une pièce métallique mince et allongée, enroulé autour d'une pièce support (2) ayant elle-même une forme allongée, comprenant - un support (11, 12), percé d'une ouverture 19 permettant le passage de la pièce (2) entourée du fil (1) le long d'un axe central de déplacement (16) - des électrodes (10) montées sur le support (11, 12) de manière à entourer la pièce (2) et le fil (1) et orientées vers le centre de l'ouverture (19) - des moyens pour faire jaillir un arc électrique entre les électrodes (10) et la pièce (2) - une gorge annulaire (15) placée au niveau des électrodes (10) pour distribuer de l'argon sous pression à l'extrémité de chaque électrode (10), caractérisé en ce que - les électrodes (10) sont inclinées par rapport à l'axe central de déplacement (15) - une lèvre circulaire (17) est prévue entre les électrodes (10) et l'ouverture (19) pour éviter que des scories ne pénètrent dans la gorge (15), lors du découpage du fil (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une arrivée d'argon sous pression dans la gorge (15) constituée en outre d'un connecteur électrique (13) traversé par une canalisation et de plusieurs trous de sortie (21) placés chacun à côté d'une électrode (10). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les électrodes (10) sont en tungstène n'ayant pas subi de traitement tel que le palladiage. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (10) sont serties dans une pièce annulaire (14). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce annulaire (14) est placée entre un flasque avant (11) et un flasque arrière (12) portant la lèvre circulaire (17), les deux flasques avant et arrière (11, 12) constituant le support du dispositif. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en de que les flasques avant (11) et arrière (12) sont en matière réfractaire isolante. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière réfractaire isolante est une céramique du type ZAC électro-fondue. 8. Dispositif selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la pièce annulaire (14) et le connecteur électrique (13) sont en cuivre. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison est de 300.