Brevet FR2706216A1 — publié le 19941216

La présente invention a trait à une décanteuse centrifuge à éva- cuation en continu du solide pour Le traitement des produits nucléaires. On connaît des machines de ce genre qui comprennent généralement une zone mécanique qui est séparée de la zone active par L'intermédiaire d'une structure porteuse dans laquelle est prévue une dalle amovible de protection biologique. La machine est généralement une décanteuse pen- dulaire à cycles qui comprend une cuve solidaire de la structure por- teuse et à l'intérieur de laquelle est entraîné en rotation un bol dé- canteur. A la manière usuelle, la machine comprend un bac de chargement et une tubulure qui projette un jet de liquide sous pression pour l'extraction du solide décanté. La cuve est pourvue d'une évacuation du liquide clarifié, d'une alimentation rétractable de la suspension à décanter et d'une vidange du solide humide après décantation. Le fonctionnement par cycles de la machine nécessite des arrêts périodiques du débit, ce qui implique un stockage de la substance à décanter. Le solide décanté est éliminé au moyen d'un jet de liquide sous pression qui le transforme en une boue risquant de boucher le conduit d'évacuation. De plus, le solide décanté comporte du fait de son évacuation sous forme humide une quantité de liquide qui diminue la qualité de décantation de la substance. Le bol de la machine est prévu de grand diamètre pour pouvoir pla- cer les différents éléments tels que le bac de chargement et la tubu- lure. La grande dimension du bol oblige une vitesse de rotation faible due aux contraintes mécaniques, ce qui implique une mauvaise décantation de la substance. Enfin, plus le diamètre du bol est grand, plus le volume de substances à traiter est conséquent, ce qui est contraire au traitement des produits nucléaires. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier la présente invention. La décanteuse continue suivant la présente invention a pour but de réduire le seuil de criticité pour une même masse de produit traité mo- difiant sa forme géométrique tout en améliorant sa qualité. A cet effet, la décanteuse continue comprend dans la zone mécanique un ensemble qui permet l'entrainement en rotation d'un bol décanteur et d'une vis d'Archimède placés dans la zone active, tandis que des moyens étanches permettent de désaccoupler l'ensemble mécanique du bol et de la vis pour pouvoir intervenir sur ceux-ci. En outre, la décanteuse continue ne comporte aucun palier ou roule- ment pour guider axialement le bol décanteur et la vis d'Archimède dans la zone active. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux com- prendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avan- tages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une coupe longitudinale illustrant la décanteuse continue suivant la présente invention. Fig. 2 est une coupe agrandie montrant le dispositif d'accou- plement du bol et de la vis d'Archimède avec l'ensemble mécanique. Fig. 3 et 4 sont des vues illustrant les différentes étapes à effectuer pour retirer totalement ou partiellement l'ensemble mécanique. Fig. 5 et 6 sont des coupes représentant les différentes éta- pes, après retrait total de l'ensemble mécanique, de l'extraction du bol et de la vis d'Archimède de la zone active dans un conteneur ou "château" étanche. On a représenté en fig. 1 et 2 une décanteuse centrifuge 1 à éva- cuation continue du solide traité. La décanteuse 1 comprend une zone mécanique M qui est séparée d'une zone active A par l'intermédiaire d'une structure porteuse 2 dans laquelle est prévue une dalle amovible 2a de protection biologique. La dalle 2a est percée d'un premier alésage 2b qui communique co-axialement avec un second alésage 2c de plus faible diamètre traversant Le reste de ladite dalle pour former un passage entre les deux zones A et B. Le premier alésage 2b est séparé du second 2c par deux épaulements successifs 2d, 2e dont on verra mieux plus loin la raison. Dans la zone M est placé un bâti métallique la qui prend appui sur La structure porteuse 2. Le bâti la supporte à la manière connue un moteur lb qui entraîne en rotation par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs courroies un réducteur lc. Sur le bâti la et en dessous du réducteur 1c est soudé suivant un axe vertical un tube id dans lequel est prévu un palier le. A l'inté- rieur du palier le sont disposés des roulements à billes ou à galets pour le guidage axial d'un manchon creux 1f dont l'une des extrémités coopère au moyen d'une pièce intermédiaire Ii avec le réducteur 1c pour son entraînement en rotation. Le manchon 1f présente une bride 1q qui est placée co-axialement à l'intérieur de l'alésage 2b de la dalle bio- Logique 2a. A l'intérieur de l'alésage 2b, la bride lg est fixée au moyen de vis sur un disque intermédiaire 3 qui est solidaire d'un axe 4a traversant l'alésage 2c. L'axe 4a est solidaire d'un bol décanteur 4 prévu dans la zone active A pour son entraînement en rotation. A l'inté- rieur du bol 4 est disposée à la manière connue une vis d'Archimède 5 solidaire d'un arbre 5a qui traverse l'axe 4a du bol et qui est guidé axialement à l'intérieur du manchon 1f pour venir coopérer avec le ré- ducteur lc. La face inférieure du disque intermédiaire 3 est prévue juste au-dessus de l'épaulement 2d de l'alésage 2b déterminant avec celui-ci un jeu de fonctionnement X. De plus, l'épaulement 2d comporte un joint torique 2f dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur à celui du disque intermédiaire 3. Dans la zone active A et autour du bol 4 est prévue une cuve 6 qui est fixée sur la face inférieure de la structure porteuse 2 de manière qu'elle entoure la dalle amovible 2a. La cuve 6 comporte dans sa partie supérieure une évacuation 6a du liquide clarifié. En outre, dans la par- tie inférieure de la cuve 6 est prévue une alimentation fixe 6b pour l'introduction de la substance à décanter. La cuve 6 présente en dessous de l'alimentation 6b une ouverture en forme de goulotte 6c pour l'extraction du solide décanté. Un joint à double appui 1h est placé d'une part sur le pourtour de l'alésage 2b et d'autre part sur la face extérieur du palier le pour constituer une séparation étanche entre la zone active A et la zone mécanique M lors du fonctionnement de la décanteuse 1. On remarque que le bol 4 et la vis 5 ne sont pas soutenus axia- lement dans leurs parties inférieures et coniques par des paliers ou des roulements pour faciliter d'une part leur retrait et d'autre part l'in- tervention sur l'ensemble mécanique lorqu'une panne survient, comme on le verra mieux plus loin. La décanteuse continue 1 décrite précédemment fonctionne suivant le même principe que toutes les autres décanteuses continues. Le moteur lb, par l'intermédiaire du réducteur 1c, entraîne le bol décanteur 4 et la vis d'Archimède 5 à des vitesses différentes. L'alimentation de la substance radio-active à traiter dans le bol décanteur 4 s'effectue par la tubulure fixe 6b de manière que ladite substance arrive au milieu du filet de la vis 5. La différence de vi- tesses entre le bol 4 et la vis 5 permet de diriger le solide décanté dans la partie inférieure ou conique de la décanteuse pour son extrac- tion par l'orifice 6c de la cuve 6. Par contre, le liquide clarifié ef- fectue le chemin inverse pour être évacué par débordement au moyen de la tubulure 6a. Une particularité essentielle de la décanteuse continue 1 ci-dessus décrite réside dans le fait que lorsqu'une panne survient dans l'ensemble mécanique se trouvant dans la zone M, un opérateur peut intervenir sans risque d'être contaminé. En effet, le retrait de tout l'ensemble mécanique, c'est-à-dire par exemple du bâti la, du moteur lb jusqu'au réducteur lc voire le palier le et le manchon 1f, peut être réalisé sans risque de transfert de particules radio-actives entre les deux zones. En fig. 3, on a représenté la première étape que l'opérateur doit effectuer avant toute intervention afin de rendre totalement étanches l'une de l'autre les zones A et M. Pour cela, l'opérateur relève le joint statique 1h de manière à le faire coulisser sur la paroi extérieu- re du palier le. Ensuite, il retire les vis qui retiennent la bride 1q du manchon 1f sur le disque intermédiaire 3 solidaire de l'axe 4a du bol 4. Lorsque le désaccouplement est réalisé, l'on constate que la face inférieure du disque 3 vient en appui sur l'épaulement 2d de l'alésage 2b pour écraser le joint 2f pour constituer une étanchéité parfaite entre les deux zones. On constate que le jeu X prévu entre la face infé- rieure du disque 3 et l'épaulement 2d est nul, étant donné que le bol 4 est descendu verticalement à l'intérieur de la cuve 6 sans risquer de prendre appui sur la périphérie de la tubulure supérieure 6a. Enfin, l'opérateur démonte le réducteur lc pour que l'axe Sa de la vis 5 soit libéré. On constate que lorsque l'axe Sa est libre axialement, la vis 5 descend verticalement pour venir prendre appui par l'intermédiaire de son filet sur la partie conique du bol 4. Lorsque ces différentes étapes sont réalisées, l'opérateur peut ensuite librement démonter tout l'ensemble mécanique tel que le palier le et Le manchon 1f en vue de remplacer les différents roulements si cela est nécessaire, comme représenté en fig. 4. De même, l'opérateur peut changer le réducteur lc et le moteur lb si le cas se présente. L'opérateur procède en chemin inverse pour remonter l'ensemble mé- canique de la décanteuse continue 1, l'étanchéité entre la zone M et la zone A demeurant parfaite du fait que le disque 3 est en appui contre l'épaulement 2d. En fig. 5 et 6, on a représenté la décanteuse continue 1 sans son bâti la, c'est-à-dire lorsque l'opérateur a procédé à son retrait total, comme décrit précédemment. Le retrait du bâti la permet à l'opérateur d'intervenir sur le bol décanteur 4 et la vis d'Archimède 5 lorsque ceux-ci sont défectueux. Cette intervention s'effectue à la manière con- nue sous conteneur ou "château" étanche, ce dernier étant représenté en traits mixtes. Des moyens de levage non représentés sont fixés sur la dalle amo- vible 2a pour soulever l'ensemble composé du bol et de la vis à l'inté- rieur du "château" étanche. On remarque que le retrait est possible, étant donné que le disque intermédiaire 3 est en appui sur l'épaulement 2d de l'alésage 2b et que la vis est contre la partie conique du bol. On note que la cuve 6 reste solidaire de la dalle 2 ainsi que l'alimentation 6b. On remarque que le retrait du bol 4 et de la vis 5 est réalisé sans intervention humaine dans la zone active A. Avant de retirer le "château" représenté en traits mixtes, un tiroir étanche vient fermer l'ouverture de la structure porteuse 2 dans laquelle est placée la dalle 2a pour qu'aucune communication ne puisse se faire entre les deux zones. La mise en place d'un autre bol pourvu d'une autre vis est réalisée sous "château" étanche. L'opérateur procède ensuite au montage de l'ensemble mécanique décrit précédemment jusqu'à raccorder le bol et la vis au réducteur lc. La décanteuse continue 1 permet d'extraire le solide à sec, ce qui améliore considérablement la qualité de décantation de la subtance. En outre, le fonctionnement en continu augmente le rendement de la machine et évite de stocker de la substance à décanter. On constate que la réduction du diamètre de la vis 5 par rapport aux machines classiques pour un débit équivalent permet d'augmenter con- sidérablement la vitesse de rotation de celle-ci. Cette vitesse de rota- tion élevée des décanteuses centrifuges continues 1 suivant l'invention et l'extraction du solide décanté à sec améliore considérablement la qualité de décantation de la substance. En outre, la forme allongée de la vis 5 modifie la géométrie du produit traité ce qui permet, pour une même masse de produitde traiter des substances plus radio-actives sans jamais atteindre le seuil de cri- ticité. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domai- ne de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I ON S 1. Décanteuse continue pour Le traitement de produits nucléaires du genre comprenant une zone active (A) séparée d'une zone mécanique (M) par une structure porteuse (2), caractérisée en ce qu'un ensemble méca- nique (la, lb, lc, ld, le, 1f, et 3) est placé dans la zone mécanique (M) pour permettre l'entraînement en rotation autour d'un axe vertical d'un bol décanteur (4) et d'une vis d'Archimède (5) disposés dans la zone active (A) et en ce que des moyens étanches permettent de désaccou- pler l'ensemble mécanique du bol (4) et de la vis (5) pour pouvoir in- tervenir sur ceux-ci sans risque de contamination. 2. Décanteuse continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que Les moyens consistent en un alésage (2b) percé dans la dalle amovible (2a) de la structure porteuse (2) dont l'un au moins des épau- lements (2d) comporte un joint torique (2f), tandis que l'entraînement en rotation du bol décanteur (4) s'effectue par un arbre (4a) traversant la dalle amovible (2a) par un alésage (2c) pour être relié par l'inter- médiaire d'un disque (3) à un manchon (1f) guidé axialement dans un bâti (la) pour coopérer avec un réducteur (lc) de manière qu'il existe un jeu (X) entre l'épaulement (2d) et le disque 3 en position de fonctionne- ment. 3. Décanteuse continue suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'un joint (1h) entoure d'une part l'alésage (2b) et d'autre part la paroi extérieure d'un palier (le) pour constituer une étanchéité entre la zone (M) et la zone (A) en position de fonctionnement. 4. Décanteuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'étanchéité entre les zones (A et M) est effectuée par l'intermédiaire du disque (3) qui vient prendre appui sur l'épaulement (2d) de l'alésage (2b) pour écraser le joint (2f) lorsque l'ensemble mécanique est retire. 5. Décanteuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bol décanteur (4) et la vis d'Archimède (5) sont guidés axialement uni- quement dans la zone (M) au moyen de roulements et d'un palier (le). 6. Décanteuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que Lors du démontage de l'ensembLe mécanique, La vis d'Archimède (5) vient prendre appui sur la partie conique du bol décanteur (4). 7. Décanteuse continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le jeu (X) est nul lorsque l'ensemble mécanique est retiré. 8. Décanteuse continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'alimentation (6b) est fixée sur la cuve (6) qui est solidaire de la structure porteuse (2).