Brevet FR3095970A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : SEPARATION DE GRAINS D'UNE POUDRE OU D'UN MELANGE DE POUDRES Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne un procédé de séparation de grains d'une poudre ou d'un mélange de poudres, ainsi qu'une colonne d'élutriation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Arrière-plan technique [0002] Dans le domaine aéronautique notamment, des pièces sont réalisées à partir d'une poudre ou d'un mélange de poudres. C'est par exemple le cas lors de la réalisation de ces pièces par fabrication additive. [0003] Il est préférable d'utiliser des grains de même granulométrie en fabrication additive de façon à s'assurer que les pièces n'aient pas de zone de faiblesse du fait de l'existence de vide par exemple. [0004] En présence d'une poudre comportant des grains de même nature ou composition, des grains de granulométries différentes ont des masses différentes. Plus ils ont une taille importante et plus ils ont une masse importante. Dans le cas d'un mélange de poudres, c'est-à-dire dans le cas où des grains de nature ou de composition différente seraient mélangés, même si ces grains ont des granulométries différentes, ces grains pourraient avoir des densités et donc des masses différentes du fait de cette différence de nature ou composition. Par exemple, un grain d'une poudre pourrait avoir une même taille et une masse supérieure par rapport à un grain d'une autre poudre. [0005] On comprend donc que les grains d'une poudre ou d'un mélange de poudres peuvent différer les uns des autres par leur masse au moins, et éventuellement aussi par leur granulométrie ou diamètre. [0006] Dans la présente demande, on entend par densité d'un grain, sa densité massique exprimé par exemple en g/cm3. On entend par diamètre d'un grain, le diamètre moyen de ce grain, c'est-à-dire le diamètre de ce grain si sa forme était assimilée à une sphère. Ce diamètre est exprimé par exemple en nm. [0007] Comme évoqué dans ce qui précède, il existe donc un besoin de séparer les grains, au moins de masse et éventuellement de granulométrie différentes, d'une même poudre ou d'un mélange de poudres. Résumé de l'invention [0008] La présente invention apporte une solution à ce besoin qui est simple, efficace et économique. [0009] L'invention propose à cet effet un procédé de séparation de grains d'une poudre ou 2 d'un mélange de poudres, ces grains comportant des premiers grains ayant une masse ou densité M1 et des seconds grains ayant une niasse ou densité M2, M2 étant inférieure à Ml, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : a) disposition des grains au fond d'une colonne d'élutriation, cette colonne comportant un étage inférieur de mise en mouvement des grains, un étage intermédiaire de récupération des grains de masse ou densité Ml, et un étage supérieur de récupération des grains de masse ou densité M2, h) alimentation de l'étage inférieur de la colonne avec un fluide sous pression à une vitesse ou un débit Q prédéterminé, de façon à entraîner les grains du bas vers le haut dans la colonne, c) entraînement des grains dans la colonne, les premiers grains de masse ou densité Ml sont entraînés de l'étage inférieur jusqu'à l'étage intermédiaire et récupérés au niveau de cet étage intermédiaire, et les seconds grains de masse ou densité M2 étant entraînés de l'étage inférieur jusqu'à l'étage supérieur et récupérés au niveau de cet étage supérieur. [0010] La colonne d'élutriation permet ainsi de séparer les grains en fonction de leur masse ou densité. Les grains de plus grande masse ou densité M1 sont entraînés par le fluide sous pression depuis l'étage inférieur jusqu'à l'étage intermédiaire. Les grains de plus faible masse ou densité M2 sont entraînés sur une plus grande distance et jusqu'à l'étage supérieur. [0011] Le procédé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques et/ou étapes suivantes, qui peuvent être prises et considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : [0012] -- le fluide sous pression est un gaz, [0013] - les grains ou les poudres du mélange ont une même granulométrie, [0014] - les grains ou les poudres du mélange ont une granulométrie différente, [0015] - les grains ont un diamètre compris entre 5 et 50mm, [0016] -- la ou chaque poudre est métallique, [0017] - la vitesse Q est comprise entre 5 et 100 cm/s, [0018] - le fluide sous pression est de l'air comprimé ou de l'azote, ce fluide étant avanta- geusement dépourvu d'humidité. [0019] La présente invention concerne encore une colonne d'élutriation pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit ci-dessus, dans lequel il comprend : - un étage inférieur de mise en mouvement de grains, qui est équipé d'un port d'alimentation avec un fluide sous pression, - un étage intermédiaire de récupération des grains de masse ou densité Mi, qui est équipé d'un collecteur de ces grains, et - un étage supérieur de récupération des grains de masse ou densité M2, qui est 3 équipé d'un collecteur de ces grains. [0020] L'étage inférieur de la colonne peut avoir un diamètre Dl inférieur à celui D2 de son étage intermédiaire, qui peut lui-même être inférieur à celui D3 de l'étage supérieur. [0021] Dl est de préférence compris entre 5 et 20cm, et est par exemple de 10cm. Brève description des figures [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : [0023] [fie.11 la figure 1 qui est unique représente de manière très schématique une colonne d'élutriation selon l'invention pour la mise en oeuvre d'un procédé de séparation de grains d'une poudre ou d'un mélange de poudres. Description détaillée de l'invention [0024] La figure 1 est une vue très schématique d'une colonne 10 d'élutriation pour la sé- paration de grains d'une poudre ou d'un mélange de poudres. [0025] Cette colonne 10 comprend ici trois étages 12, 14, 16 mais elle pourrait en comprendre davantage. Les étages 12, 14, 16 sont disposés au-dessus les uns des autres. [0026] L'étage 12 est un étage inférieur qui a une orientation générale verticale et peut avoir une forme cylindrique tubulaire dont le diamètre interne est noté Dl. Dl est par exemple compris entre 5 et 20 cm et peut être de 10cm. 100271 Un lit fluidisé 18 contenant la poudre ou le mélange de poudres est disposé au fond de l'étage inférieur 12 et peut être séparé du reste de l'étage par une grille 20 de filtration et de désagglomération des grains. 100281 L'étage 12 est équipé d'un port 22 d'alimentation de la colonne 10 avec un fluide sous pression. Le fluide sous pression est de préférence un gai et par exemple de l'air comprimé ou de l'azote. L'air comprimé est de préférence parfaitement sec et donc dépourvu d'humidité. L'azote est de préférence issu de liquide (avec un point de rosé à -190°C) de façon à ce qu'il n'y ait pas de risque de traces d'humidité ou de risque d'oxydation des grains. 100291 Le débit ou la vitesse d'alimentation en fluide sous pression de la colonne 10 est noté Q et est par exemple compris entre 5 et 100 cm/s. 100301 Comme cela est visible dans le dessin, l'extrémité supérieure de l'étage inférieur 12 est ouverte et débouche à l'intérieur de l'étage 14. 100311 L'étage 14 est un étage intermédiaire qui a une orientation générale verticale et peut avoir une forme cylindrique tubulaire dont le diamètre interne est noté D2. L'extrémité supérieure de l'étage 14 est ouverte et débouche à l'intérieur de l'étage 16. 100321 L'étage 14 est équipé d'un collecteur 24, de préférence en partie basse, afin de récupérer les grains aptes à être déplacés dans la colonne 10 depuis l'étage inférieur 12 jusqu'à l'étage intermédiaire 14. [0033] L'étage 16 est un étage supérieur qui a une orientation générale verticale et peut avoir une forme cylindrique tubulaire dont le diamètre interne est noté D3. [0034] L'étage 16 est équipé d'un collecteur 26, de préférence en partie basse, afin de récupérer les grains aptes à être déplacés dans la colonne depuis l'étage inférieur jusqu'à l'étage supérieur 16. [0035] Le procédé selon l'invention comprend une première étape de a) disposition d'une poudre ou d'un mélange de poudres au fond de la colonne 10. La poudre comprend des grains dont certains ont au moins une masse différente, et éventuellement une granulométrie différente. [0036] Ces grains comportent des premiers grains ayant une masse ou densité Ml et des seconds grains ayant une masse ou densité M2, M2 étant inférieure à Ml. Les grains peuvent être de même nature ou de nature différente. Le procédé comprend une deuxième étape de h) alimentation de l'étage inférieur 12 de la colonne 10 avec le fluide sous pression de façon à entraîner les grains du bas vers le haut dans la colonne. [0037] Les grains sont mis en mouvement grâce au fluide sous pression alimentant la colonne 10 par son port 22. Le débit Q doit permettre à tous les grains de monter au moins jusqu'à l'étage intermédiaire 12 de la colonne 10. [0038] Les premiers grains de masse M1 sont entraînés de l'étage inférieur 12 jusqu'à l'étage intermédiaire 14 et sont récupérés au niveau du collecteur 24 de cet étage. Les grains de masse M2 sont entrainés de l'étage inférieur jusqu'à l'étage supérieur et récupérés au niveau du collecteur 26 de cet étage. [0039] La variation du diamètre de la colonne dépend des différentes granulométries des grains que l'on veut récupérer par étage. Plus le diamètre de la colonne est grand et plus la vitesse du fluide et des grains est réduite dans la colonne. On comprend donc que la vitesse du fluide est importante dans l'étage inférieur 12, plus faible dans l'étage intermédiaire et plus faible encore dans l'étage supérieur 136. La hauteur des étages est par exemple d'environ 80cm de façon à laisser le temps aux plus gros grains de perdre leurs vitesses initiales et de retomber. [0040] Dans l'étage intermédiaire 14, les grains de densité Ml ont une vitesse ascen- sionnelle nulle et tombent pour être récupérés dans le collecteur 24. Ces grains ont par exemple un diamètre supérieur ou égal à 30mm. La nouvelle vitesse du flux permet aux grains plus fins (de diamètre inférieur à 30ilm) de continuer à monter ans la colonne jusqu'à l'étage supérieur où à ce niveau la vitesse du flux ne permet plus à ces grains d'avoir une vitesse verticale non nulle. Ils sont récupérés dans le collecteur 26 de cet étage. [0041] Le nombre d'étages dc la colonne dépend du nombre dc séparation à effectuer. Le nombre dans l'exemple précité n'est donc pas limitatif. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Procédé de séparation de grains d'une poudre ou d'un mélange de poudres, ces grains comportant des premiers grains ayant une masse ou densité Ml et des seconds grains ayant une masse ou densité M2, M2 étant inférieure à M 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : a) disposition des grains au fond d'une colonne d'élutriation (10), cette colonne comportant un étage inférieur (12) de mise en mouvement des grains, un étage intermédiaire (14) de récupération des grains de niasse ou densité Ml, et un étage supérieur (16) de récupération des grains de masse ou densité M2, b) alimentation de l'étage inférieur (12) de la colonne avec un fluide sous pression à une vitesse ou un débit Q prédéterminé, de façon à entraîner les grains du bas vers le haut dans la colonne, c) entraînement des grains dans la colonne, les premiers grains de masse ou densité Ml étant entraînés de l'étage inférieur jusqu'à l'étage intermédiaire et récupérés au niveau de cet étage intermédiaire, et les seconds grains de masse ou densité M2 étant entraînés de l'étage inférieur jusqu'à l'étage supérieur et récupérés au niveau de cet étage supérieur. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel les grains ou les poudres du mélange ont une même granulométrie. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 1, dans lequel les grains ou les poudres du mélange ont une granulométrie différente. [Revendication 4] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les grains ont un diamètre compris entre 5 et 50[tm. [Revendication 5] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la vitesse Q est commise entre 5 et 100 cm/s. [Revendication 6] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le fluide sous pression est de l'air comprimé ou de l'azote, ce fluide étant avantageusement dépourvu d'humidité. [Revendication 7] Colonne d'élutriation (10) pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel il comprend : - un étage inférieur (12) de mise en mouvement de grains, qui est équipé d'un port d'alimentation (22) avec un fluide sous pression, - un étage intermédiaire (14) de récupération des grains de masse ou densité Mi, qui est équipé d'un collecteur (24) de ces grains, et - un étage supérieur (16) de récupération des grains de masse ou densité M2, qui est équipé d'un collecteur (26) de ces grains. 8. Colonne selon la revendication 7, dans lequel l'étage inférieur (12) a un diamètre Dl inférieur à celui D2 de son étage intermédiaire (14), qui est lui-même inférieur à celui D3 de l'étage supérieur (16). 9. Colonne selon la revendication 8, dans lequel Dl est compris entre 5 et 20cm, et est par exemple de 10cm.