Brevet FR2769257A1 — publié le 19990409

PRESSE A FORMER DES PASTILLES DESCRIPTION L'invention ressortit à une presse à former des pastilles. Les presses de ce genre comprennent une matrice cylindrique percée et deux poinçons coulissant dans le perçage de la matrice pour délimiter une cavité close dans laquelle la poudre à tasser pour former une pastille est versée puis comprimée. Des courses des poinçons et des pressions importantes sont nécessaires quand la poudre à tasser a une faible densité. Les dimensions extérieures des presses construites de la façon traditionnelle doivent alors être considérables: des hauteurs de plusieurs mètres, correspondant à des poids de plusieurs tonnes, sont alors tenues pour normales. Cet inconvénient est aggravé dans le cas, rencontré par la déposante, o les pastilles sont du combustible nucléaire qu'on ne peut exposer à l'air libre: il faut alors construire une enceinte de protection autour de la presse quand celle-ci a été montée et mise en place. L'objet de l'invention est une presse beaucoup plus compacte et légère, de manipulation facile et qu'on peut introduire dans des enceintes de protection ordinaires, par les ouvertures normales. On y parvient au moyen d'une construction particulière de la presse, comprenant comme les presses traditionnelles une matrice cylindrique de formage des pastilles, deux poinçons coulissant dans un perçage de la matrice et deux vérins comprenant des corps et des tiges mobiles, le premier poinçon étant solidaire de la tige du premier vérin, mais ici le corps du premier vérin est solidaire de la matrice et de la tige du second vérin, le corps du second vérin est solidaire du second poinçon, la tige du premier vérin est guidée par la tige du second vérin et la tige du second vérin est guidée par le corps du second vérin. Des explications plus détaillées de l'invention et de son contexte seront données à l'aide des figures suivantes: * la figure 1 est un schéma d'une presse pour former des pastilles de conception déjà connue, * la figure 2 est un schéma correspondant de la presse selon l'invention, * et la figure 3 représente une réalisation concrète de l'invention. Les éléments fondamentaux des presses telles que celles de la figure 1 sont, on le rappelle, une matrice cylindrique 1 creusée d'un perçage 2 qui la traverse de part en part, un poinçon supérieur 3, un poinçon inférieur 4, un vérin supérieur 5 composé d'un corps 6 et d'une tige 7 et un vérin inférieur 8 composé d'un corps 9 et d'une tige 10. Les tiges 7 et 10 des vérins 5 et 8 appuient sur les poinçons correspondants 3 et 4 pour les déplacer dans l'axe du perçage 2 et les y faire pénétrer; la position représentée est celle du début du cycle de pressage de pastille, o le poinçon inférieur 4 n'occupe que le fond du perçage 2 et o le poinçon supérieur 3 est relevé nettement au-dessus de la matrice 1. Il est alors possible de verser la poudre à tasser dans le perçage 2. Les étapes suivantes du cycle consistent à abaisser le poinçon supérieur 3 pour clore une cavité dans le perçage 2, puis à approcher les poinçons 3 et 4 l'un de l'autre pour tasser la poudre et former la pastille; le poinçon supérieur 3 peut alors être relevé pour revenir à la position de départ, et le poinçon inférieur 4 est soulevé pour occuper tout le perçage 2, dépasser légèrement de la matrice 1 et faire ainsi sortir la pastille de la matrice 1 pour qu'on la prenne. La matrice 1 est reliée par une structure 11 au corps 6 et 9 des vérins 5 et 8; cette structure 11 comprend une paire de colonnes 12 verticales dont le but est de guider le déplacement des poinçons 3 et 4 malgré les grandes dimensions de la presse. Les poinçons 3 et 4 sont donc solidaires de bras horizontaux 13 terminés par des bagues de palier 14 enfilées sur les colonnes 12. C'est surtout cet ensemble de guidage composé des colonnes 12, des bras 13 et des bagues 14 qui est responsable de la hauteur et du poids importants de la presse, bien que les vérins placés aux extrémités de la presse et orientés dans des sens opposés y contribuent aussi. On retrouve la plupart des éléments essentiels de la presse traditionnelle dans celle de la figure 2: la matrice 1 percée, les poinçons 3 et 4 et les vérins. Toutefois, le vérin supérieur 5 est ici remplacé par un vérin externe 5' disposé à un endroit complètement différent, sous l'autre vérin 8, appelé ici vérin interne. Le corps 6' du vérin externe 5' est uni au poinçon supérieur 3 par une enveloppe 15 qui entoure les autres éléments de la presse, et la tige 7' du vérin externe 5' est désormais dirigée vers le haut, dans le même sens que la tige 10 du vérin interne 8. Cette tige 7' soulève une gaine 16 qui lui est solidaire, se termine en haut par la matrice 1 et délimite une cavité 17 o le vérin interne 8 et le poinçon inférieur 4 sont logés, le corps 9 du vérin interne 8 étant fixé à la gaine 16. Cet aménagement complètement différent des éléments de la presse permet en pratique de réduire beaucoup ses dimensions (hauteur, largeur,... ) en facilitant et rendant ainsi possible son introduction en enceinte de protection de l'industrie nucléaire par exemple. Les colonnes 12 et les autres éléments de l'ensemble de guidage de la presse précédente ont pu être supprimés, car un guidage satisfaisant peut être assuré uniquement avec les pièces représentées, d'autant plus facilement que la hauteur réduite se prête moins au désalignement; la conséquence commune de ce rapetissement et de cette simplification est que le poids de la presse est très réduit et qu'il est même concevable de le réduire encore en construisant la presse en titane sans que le coût soit forcément déraisonnable dans ces conditions favorables. On se reporte à la figure 3 pour examiner une construction concrète de la presse de la figure 2. On distingue trois ensemble mutuellement mobiles: le premier d'entre eux, fixe dans l'environnement, comprend le poinçon supérieur 3, l'enveloppe 15 et le corps 6' du vérin externe 5', qui correspond en fait à une portion de l'enveloppe 15 formant une chambre externe 18 entre deux portées de guidage 19 et 20; le deuxième ensemble, logé dans le précédent, comprend la matrice 1, la gaine 16, le corps 9 du vérin interne 8 et la tige 7' du vérin externe 5'; enfin, le dernier ensemble, logé dans le précédent, comprend la tige 10 du vérin interne 8 et le poinçon inférieur 4, qui viennent en prolongement. Cette tige 10 est guidée par une portée 21 de longueur suffisante creusée dans la tige 7', entre la cavité 17 de la gaine 16 et une chambre 22 du corps 9; comme il est habituel, les chambres 18 et 22 des corps de vérin sont divisées en deux parties par des pistons 23 et 24 des tiges respectives 7' et 10, et des conduits 25, 26, 27 et 28 aboutissent respectivement dans ces parties de chambre en traversant l'enveloppe 15 ou le corps 9 du vérin interne. Ils sont reliés à un système hydraulique 29 composé de tuyaux souples, de vannes et d'une source de liquide, et ce système hydraulique 29 est commandé par un moyen 30 tel qu'un ordinateur pour commander les vannes, distribuer le fluide à chacune des parties de chambre et obtenir ainsi les mouvements souhaités de la matrice 1 et du poinçon inférieur 4. Ces éléments usuels ne seront cependant pas décrits en détail. La grande compacité de cette presse se manifeste par les caractéristiques que voici: le troisième ensemble est entièrement et constamment contenu dans la tige 7' du vérin externe 5', hormis un bout du poinçon inférieur 4 comme on va le voir; la tige 7' du vérin externe 5' est entièrement ou presque entièrement contenue dans le corps 6' de ce vérin externe 5'; enfin, la matrice 1 contribue au guidage de la tige 7' du vérin externe 5', grâce à sa surface externe qui glisse sur la surface de guidage 20 supérieure du corps 6'. La presse de la figure 3 se prête à des mouvements équivalents à ceux de la presse connue, car on élève d'abord, à partir de la position représentée, la matrice 1 et le poinçon inférieur 4 de conserve vers le poinçon supérieur 3 jusqu'à boucher le perçage 2, puis le poinçon inférieur 4 est soulevé seul pour tasser la poudre à la pression souhaitée. La matrice 1 est alors abaissée mais le poinçon inférieur 4, repoussé par la pression dans la chambre 22, ne la suit pas dans son mouvement descendant mais continue de s'élever dans le perçage 2 jusqu'à ce que son bout dépasse et que la pastille 31 puisse être retiré par une fenêtre 32 de l'enveloppe 15. Ce dernier état est représenté en pointillés. Enfin, une inversion de pression dans le vérin interne 8 permet de revenir à l'état initial de la presse. Les trois ensembles mutuellement mobiles énumérés plus haut sont bien entendu construits de manière à pouvoir être montés les uns dans les autres: certains au moins sont composés de plusieurs pièces assemblées. REVENDICATIONS 1. Presse à former des pastilles (31) comprenant une matrice (1) cylindrique de formage des pastilles (31), deux poinçons (3, 4) coulissant dans un perçage (2) de la matrice (1) et deux vérins (5', 8) comprenant des corps (6', 9) et des tiges (7', 10) mobiles, un premier des poinçons (4) étant solidaire de la tige (10) d'un premier des vérins, caractérisée en ce que le corps (9) du premier vérin est solidaire de la matrice (1) et de la tige (7') du second vérin, le corps (6') du second vérin est solidaire d'un second des poinçons (3), la tige (10) du premier vérin est guidée (21) par la tige (7') du second vérin et la tige (7') du second vérin est guidée (17, 20) par le corps (6') du second vérin. 2. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps (6') du second vérin et la matrice (1) comprennent des surfaces cylindriques de guidage (20). 3. Presse selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la tige (10) du premier vérin et le premier poinçon (4) sont entièrement et constamment logés dans la tige (7') du second vérin et la matrice (1), hormis un bout du premier poinçon, et la tige (7') du second vérin est entièrement ou presque entièrement logée dans le corps (6') du second vérin.