Brevet FR3093014A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Dispositif pour la séparationpar vibrationsde matières prises en masse et procédé mettant en oeuvre un tel dispositif Domaine technique 100011 La présente invention appartient au domaine du conditionnement des déchets. 100021 Plus particulièrement, l'invention appartient au domaine du conditionnement de déchets solides potentiellement contaminés et dangereux pour un opérateur. 100031 Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de traitement de déchets et un procédé mettant en oeuvre un tel dispositif, ledit procédé consistant à séparer par vibrations des matières prises en masse à l'intérieur de ou sur un élément de type tuyau. Technique antérieure [0004] Les déchets dangereux, par exemple de type radionucléide ou polluant chimique, posent d'important problèmes de traitement. [0005] C'est en particulier le cas pour les déchets nucléaires. Pendant le fonctionnement d'un réacteur nucléaire, de l'eau borée est introduite dans le circuit primaire afin de contrôler la fission ayant lieu dans le coeur du réacteur. Les effluents borés sont par la suite évacués afin d'être traités par un système de Traitement des Effluents Usés (« TEU » par la suite). Cependant, il peut arriver que le bore cristallise dans les tuyaux, allant parfois jusqu'à l'obturation complète d'un tuyau du système TEU. [0006] La tuyauterie doit alors être au moins partiellement démantelée afin de séparer le bore cristallisé des tuyaux. [0007] A l'heure actuelle, il existe plusieurs dispositifs et procédés de séparation de matière prise en masse dans un tuyau. [0008] Le brevet américain US 4 389 143 décrit par exemple un procédé de débouchage d'une canalisation non démantelée, au moyen d'un gaz inerte introduit, dans la cana- lisation à une pression comprise entre 1,4 et 2,8 bars afin d'évacuer la matière. [0009] Un inconvénient, de cette solution est qu'elle n'est pas adaptée au traitement, d'éléments démantelés car il n'est pas possible d'appliquer une différence de pression sur des éléments non-étanches. Dc plus, la détente de gaz peut entraîner des éjections de matières pouvant être dangereuses dans le cas de matières contaminées. [0010] La demande de brevet français FR 2 565 566 décrit un procédé de débouchage au moyen d'air pulsé. Des impulsions de pression sont injectées dans la tuyauterie, dc part et d'autre du bouchon, et de manière déphasée, afin de créer une ouverture dans le bouchon et permettre un passage d'eau afin de faire disparaître le bouchon. [0011] Un inconvénient de cette solution est qu'elle n'est pas non plus adaptée au traitement 2 d'éléments démantelés car il est nécessaire de mettre le tuyau sous pression. Par ailleurs, l'introduction du vibrateur au contact des déchets peut le rendre obsolète et difficilement réutilisable dans le cas de traitement de déchets contaminés. [0012] La demande de brevet hR 2 886 560 exploite le phénomène de claquage diélectrique pour séparer des matières fixées sur les éléments. Le principe consiste à disposer un liquide électriquement isolant au niveau de la matière à extraire pour générer des impulsions de courant électrique par le biais d'une électrode située sur l'élément à traiter. L'impulsion génère alors un mouvement du fluide qui détériore le bouchon. [0013] Un inconvénient de cc procédé est qu'il est générateur de déchets supplémentaires ; par ailleurs, le liquide isolant peut interagir avec les déchets, cc qui compliquerait le traitement des déchets. Exposé de l'invention [0014] L'invention se propose de résoudre les inconvénients dc l'art antérieur. [0015] L'invention concerne un ensemble vibratoire mécanique comportant au moins un vibrateur mécanique et au moins un moyen de maintien apte à recevoir un composant de circuit et à maintenir ledit au moins un vibrateur mécanique en contact direct avec ledit composant de circuit. [0016] Le composant de circuit est par exemple un tuyau. [0017] Dans une forme de réalisation, l'ensemble vibratoire mécanique comporte une base traversée par le vibrateur mécanique, au moins une paire de cales disposées de part et d'autre de la base et formant sensiblement un demi-cercle complémentaire d'une ondulation semi-circulaire d'au moins un profilé ondulé s'étendant transversalement aux cales et fixé de part et d'autre de l'ensemble de cales, au moins une patte, et au moins une sauterelle de serrage s'étendant sur une partie latérale dudit au moins un ensemble vibratoire mécanique. [0018] Dans une forme de réalisation, l'au moins un moyen de maintien comporte un collier de serrage. [0019] L'invention concerne également un dispositif pour la séparation de matière solide prise en masse dans un composant de circuit ou sur ledit composant de circuit comportant une platine support et au moins un ensemble vibratoire mécanique selon l'invention fixé à ladite platine support. [0020] Dans une forme de réalisation, le dispositif comporte au moins un ensemble vi- bratoire mécanique selon l'invention amovible destiné à être mis en place directement sur le composant de circuit à l'aide de l'au moins un moyen de maintien. [0021] Dans une forme de réalisation, la platine support est fixée à un châssis fixé à un bâti par des moyens d'immobilisation. [0022] Dans une forme de réalisation, la platine support est reliée au châssis par le biais 3 d'une équerre pivotante permettant de faire passer ladite platine support. d'une position verticale à une position horizontale et réciproquement. [0023] Dans une forme de réalisation, le dispositif comporte une goulotte d'évacuation et un fût de réception destinés à une évacuation des déchets issus de la séparation. [0024] L'invention concerne également un ensemble comportant un composant de circuit avec une matière prise en niasse à l'intérieur du composant de circuit ou sur ledit composant de circuit et un dispositif selon l'invention. [0025] L'invention concerne également un procédé de séparation de matière solide prise en niasse dans un composant de circuit comportant une étape de mise en place d'une pluralité de vibrateurs mécaniques en contact direct avec le composant de circuit et une étape d'activation séquentielle desdits vibrateurs mécaniques. Brève description des dessins [0026] [fig.1] est une représentation schématique en perspective du dispositif selon l' invention. [0027] [fig.2] est une vue en perspective de la platine support, de l'équerre pivotante, et des ensembles vibratoires mécaniques. [0028] [fig.3] est une vue en perspective de la platine support et de deux ensembles vi- bratoires mécaniques fixes disposés sur la platine support. [0029] [fig.4] est une vue en perspective d'un ensemble vibratoire mécanique amovible. [0030] W8.51 est une vue en perspective représentant la goulotte d'évacuation et le fût de réception. Description détaillée 100311 11 est décrit par la suite un dispositif 1 pour la séparation par vibrations de matières solides prises en masse dans ou sur un composant de circuit à traiter de type tuyau. 100321 On entend par « circuit » un ensemble de composants permettant à un fluide de circuler. 100331 Le terme « tuyau » peut désigner par exemple une canalisation, une conduite, ou un tube, et regroupe de manière générale une canalisation destinée à l'écoulement d'un liquide ou au passage d'un gaz. 100341 On entend par « prise en masse dans le tuyau », que la matière est fixée sur une surface interne du tuyau, voire que la matière colmate le tuyau. 100351 On entend par « prise en masse sur le tuyau », que la matière est fixée sur une surface externe du tuyau. 100361 La matière prise en masse peut ainsi être, à titre d'exemple, un composé chimique à base de bore cristallisé, des boues, des dépôts secs de graisse. 100371 En référence aux figures 1 et 2, le dispositif 1 selon l'invention comprend : 100381 un châssis 10; une platine support 20; quatre ensembles vibratoires mécaniques 30A, 30F. [0039] Le châssis 10 comprend des points d'ancrage permettant de fixer le dispositif au sol, afin d'éviter son déplacement par vibrations lors de son utilisation. [0040] Le châssis 10 est réalisé dans un matériau permettant de supporter les efforts subis au cours de l'utilisation du dispositif 1. Le châssis est par exemple en métal, par exemple en acier. [0041] Dans une forme de réalisation, le châssis comporte des systèmes de fixation permettant l'installation autour du dispositif d'au moins un matelas de plomb destiné à limiter l'exposition ionisante si la matière prise en niasse est radioactive. Le matelas de plomb permet encore de lester le dispositif si celui-ci devait être déployé sans possibilité de l'ancrer au sol. [0042] La platine support 20 est fixée, de manière amovible ou non, par exemple par soudure, à une équerre pivotante 20A fixée au châssis 10 par des moyens de fixation amovibles, par exemple par boulonnage. [0043] La platine support 20 ainsi que l'équerre pivotante 20A sont réalisées dans des matériaux permettant de supporter les efforts subis au cours de l'utilisation du dispositif 1, par exemple de l'acier. [0044] Dans l'exemple illustré, l'équerre pivotante 20A présente une base sensiblement rec- tangulaire et est en liaison pivot 200A avec le châssis 10 au niveau d'un côté de cette base opposé à la platine. La liaison pivot est assurée au moyen d'une charnière mais d'autres éléments peuvent être envisagés afin d'assurer cette liaison pivot. L'équerre pivotante est ainsi apte à pivoter autour d'un axe de rotation A illustré sur la figure 1. [0045] En référence à la figure 3, le dispositif 1 comprend deux ensembles vibratoires mé- caniques fixes 30F fixés sur la platine support 20. [0046] Un ensemble vibratoire mécanique fixe 30F comprend : [0047] un vibrateur mécanique 300 muni d'une base 301 sensiblement carrée ; une paire de cales disposées de part et d'autre de la base 301 ; deux profilés ondulés 303 s'étendant transversalement aux cales et fixés chacun de part et d'autre de l'ensemble de cales ; deux pattes 304 reliant l'ensemble vibratoire mécanique fixe 30F à la platine support 20; quatre sauterelles de serrage 305 disposées par paires de deux sauterelles de part et d'autre de l'ensemble vibratoire mécanique 30. [0048] La base 301 est traversée en son centre par le vibrateur mécanique 300 lui-même sen- siblement cylindrique de section circulaire. [0049] Dans l'exemple illustré sur la figure 3, les cales sont fixées à la base 301 de sorte qu'elles s'étendent selon des axes sensiblement verticaux ; elles sont disposées sur une face de la base 301 dirigée vers la platine support 20. Les cales sont disposées en vis-à-vis de manière à former sensiblement un profil 306 en demi-cercle. Chaque cale présente à chaque extrémité deux trous traversants, un trou intérieur destiné à recevoir une vis pour une fixation de la cale à la base 301, et un trou extérieur destiné à recevoir une vis pour la fixation d'un profilé ondulé 303 à la cale. [0050] Les profilés ondulés 303 présentent une ondulation de forme sensiblement semi- circulaire. En référence à la figure 3, ils s'étendent selon des axes sensiblement horizontaux, et sont fixés aux cales et à la base 301 au moyen de fixations de type vis/ écrou. [0051] Un tuyau à traiter, de section circulaire, est ainsi apte à être maintenu entre les profilés ondulés 303 et les cales formant le profil 306 en demi-cercle. [0052] Dans l'exemple illustré, les sauterelles de serrage 305 sont des sauterelles à étrier présentant chacune un levier 3050 rattaché à la base 301 et à une des deux cales, ainsi qu'une attache 3051 rattachée à la patte 304 correspondante et destinée à coopérer avec un étrier 3052 de ladite sauterelle de serrage afin de maintenir un serrage entre la base 301, les cales, les profilés ondulés 303 et les pattes 304 de l'ensemble vibratoire mécanique 30. [0053] Lorsque les sauterelles de serrage 305 sont déverrouillées, c'est-à-dire que l'étrier 3052 ne coopère pas avec l'attache 3051, les profilés ondulés 303 ne sont pas en contact avec les cales. Un tuyau peut alors être inséré dans les deux ensembles vibratoires mécaniques fixes 30F fixés sur la platine support 20 et alignés verticalement, entre les profilés ondulés 303 et les cales formant le profil 306 en demi-cercle. [0054] Les sauterelles de serrage 305 sont ensuite verrouillées pour réaliser un serrage du tuyau et le maintenir sensiblement immobile durant l'utilisation du dispositif 1 selon l'invention entre les profilés ondulés 303 et les cales, au niveau du profil semi-circulaire 306. [0055] Préférentiellement, la platine support 20 est placée en position horizontale par rotation pour la mise en place et la manipulation du tuyau. La position horizontale peut être obtenue par rotation de 90 degrés autour de l'axe de rotation A de l'équerre pivotante 20A, depuis la position illustrée sur la figure 1 illustrant la platine support dans une position verticale. [0056] Le nombre d'ensemble vibratoire mécanique fixe 30F dépend en particulier des di- mensions du tuyau à traiter. [0057] Les dimensions des ensembles vibratoires mécaniques fixes 30F, et en particulier des profilés ondulés 303 et du profil 306, sont adaptées aux dimensions et à la nature du tuyau à traiter. [0058] Dans une forme de réalisation non illustrée, au moins un ensemble vibratoire mécanique fixe 30F comporte une pluralité de vibrateurs mécaniques 300. 6 [0059] En référence aux figures 2 et 4, le dispositif 1 selon l'invention comporte également deux ensembles vibratoires mécaniques amovibles 30A. [0060] Chaque ensemble vibratoire mécanique amovible 30A présente sensiblement les mêmes éléments qu'un ensemble vibratoire mécanique fixe 30F : [0061] un vibrateur mécanique 300 muni d'une base 301 sensiblement carrée ; une paire de cales disposées de part et d'autre de la base 301 et formant sensiblement un profil 306 en demi-cercle ; deux profilés ondulés 303 s'étendant transversalement aux cales et fixés chacun de part et d'autre de l'ensemble de cales ; deux pattes 304 ; quatre sauterelles de serrage 305 disposées par paires de deux sauterelles de part et d'autre de l'ensemble vibratoire mécanique amovible 30A. [0062] Les ensembles vibratoires mécaniques amovibles 30A sont directement mis en place sur le tuyau à traiter. [0063] Pour cela, les sauterelles de serrage 305 sont déverrouillées afin permettre la mise en place du tuyau à traiter dans les ensembles vibratoires mécaniques amovibles 30A, entre les profilés ondulés 303 et les cales. Les sauterelles de serrage 305 sont ensuite verrouillées pour maintenir lesdits ensembles vibratoires mécaniques amovibles en place sur le tuyau. [0064] Les dimensions des ensembles vibratoires mécaniques amovibles 30A, et en par- ticulier des profilés ondulés 303 et du profil 306, sont adaptées aux dimensions et à la nature du tuyau à traiter. [0065] Dans une forme de réalisation alternative non illustrée, les ensembles vibratoires mé- caniques amovibles 30A peuvent également être mis en place sur le tuyau à traiter au moyen de colliers de serrage. [0066] Dans l'exemple illustré sur les figures, les deux ensembles vibratoires mécaniques amovibles 30A sont au niveau d'une partie centrale du tuyau à traiter, et entre les deux ensembles vibratoires mécaniques fixes 30F. [0067] Les ensembles vibratoires mécaniques 30A peuvent être orientés librement autour de l'axe défini par le tuyau à traiter, et dans une plage d'orientations permise par la présence de la platine support 20. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, les ensembles vibratoires mécaniques 30A peuvent être orientés librement sur une plage angulaire sensiblement égale à 180°. Une telle liberté d'orientation permet d'optimiser le traitement du tuyau en répartissant les sources de vibrations diffusées dans la structure du tuyau. La configuration des vibrateurs peut ainsi être adaptée en fonction de l'accroche plus ou moins importante de la matière prise en masse sur ou dans le tuyau. [0068] Dans une forme de réalisation non illustrée, au moins un ensemble vibratoire mécanique amovible 30A comporte une pluralité de vibrateurs mécaniques 300. 7 [0069] Le nombre de vibrateurs mécaniques 300 du dispositif dépend des dimensions du tuyau et de la nature de la matière prise en masse. [0070] Les vibrateurs mécaniques 300 peuvent être de tout type connu. [0071] Les ensembles vibratoires mécaniques 30F, 30A sont dimensionnés de telle sorte que, lorsque le tuyau est verrouillé dans un ensemble vibratoire mécanique, le vibrateur mécanique 300 associé est en contact direct avec le tuyau. [0072] A titre illustratif, le dispositif illustré sur la figure lA permet de traiter des tuyaux de 700 millimètres de longueur. [0073] Préférentiellement, en référence à la figure 2, le dispositif 1 selon l'invention comporte un obturateur permettant de boucher une première extrémité du tuyau à traiter. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la première extrémité est une extrémité supérieure dudit tuyau. [0074] L'obturateur permet d'éviter les projections de matière obturante dans l'environnement, cc qui est particulièrement nécessaire dans le cas où la matière présente une nature toxique ou radioactive. Cela permet ainsi d'assurer une sécurité pour les opérateurs. [0075] L'obturateur est ici fixé à un profilé ondulé 303 de l'ensemble vibratoire mécanique fixe 30F placé à proximité d'une première extrémité du tuyau, ici une extrémité supérieure du tuyau, au moyen d'un système vis/écrou. [0076] Le dispositif selon l'invention présente également une goulotte d'évacuation 40 reliée à une seconde extrémité opposée à la première extrémité du tuyau, ici une extrémité inférieure, afin de permettre un acheminement des matières par gravité vers un fût de réception 41 auquel ladite goulotte d'évacuation est fixée au moyen de colliers métalliques. La goulotte d'évacuation coopère avec l'extrémité inférieure du tuyau de sorte que la matière reste confinée lors de son évacuation vers le fût de réception. La présence de la goulotte permet l'évacuation de la matière sans intervention de l'opérateur. [0077] La goulotte d'évacuation 40 est fixée sur une butée d'évacuation 400 placée en- dessous de l'ensemble vibratoire mécanique 30F inférieur et permettant d'éviter une chute du tuyau du fait des vibrations lors du fonctionnement du dispositif selon l'invention. La position de la goulotte d'évacuation 40 par rapport à la butée d'évacuation 400 contribue au confinement des déchets de matière évacués après leur séparation du tuyau. [0078] La goulotte d'évacuation 40 est préférentiellement fabriquée dans un matériau souple, mais d'autres types de matériaux peuvent également être utilisés. [0079] Les déchets sont ensuite traités dans les filières de retraitement adaptées. [0080] Le fonctionnement du dispositif 1 va maintenant être décrit. [0081] Les vibrateurs mécaniques 300 sont alimentés par de l'air sous pression, par 8 l'intermédiaire d'un coffret pneumatique qui permet dc relier chacun desdits vibrateurs mécaniques au réseau d'air tout en intégrant une sécurité électrique. L'air sous pression percute la paroi du tuyau à traiter, ce qui engendre des vibrations dans la structure du tuyau. Le coffret pneumatique est contrôlé par un automate, alimenté en électricité, qui permet de définir une séquence d'activation des vibrateurs mécaniques, le temps dc traitement, ainsi que tous les paramètres intrinsèques au traitement. [0082] Dans un premier mode de mise en oeuvre, les vibrateurs mécaniques sont activés de manière séquentielle, de bas en haut, par enclenchements et arrêts successifs : le vibrateur mécanique 300 de l'ensemble vibratoire mécanique fixe 30F inférieur est enclenché, puis arrêté, le vibrateur mécanique de l'ensemble vibratoire mécanique amovible 30A immédiatement supérieur est enclenché, puis arrêté, et ainsi de suite jusqu'à l'ensemble vibratoire mécanique fixe 30F supérieur. L'activation séquentielle de bas en haut des vibrateurs mécaniques 300 améliore l'évacuation dc la matière par gravité. [0083] L'activation séquentielle peut être doublée d'un contrôle visuel, et le vibrateur mécanique en fonctionnement le reste tant qu'il y a présence dc matière au niveau de ce vibrateur. [0084] La vibration séquentielle a pour objectif de distribuer les sources vibratoires pour dégrader et détacher les matières solides en fonction dc leurs positions et dc leur masse résiduelle. [0085] Dans un second mode de mise en oeuvre, les vibrateurs mécaniques sont activés si- multanément ou quasi-simultanément et arrêtés simultanément ou quasi-simultanément. Un tel mode de mise en oeuvre est particulièrement adapté si la matière prise en masse est difficile à séparer du tuyau. [0086] Préférentiellement, le dispositif 1 selon l'invention comporte une unité de traitement automatisée afin de pouvoir assurer le fonctionnement du dispositif 1 de manière déportée et limiter l'exposition des opérateurs à de potentielles radiations ou projections dangereuses. [0087] L'unité de traitement comporte un coffret de commande permettant notamment d'assurer une fourniture d'énergie au dispositif, un boîtier automatisé permettant d'activer les vibrateurs mécaniques simultanément, quasi-simultanément, ou dans un ordre défini au préalable en fonction de la nature de la matière à traiter, ainsi qu'un terminal permettant de faire l'acquisition de l'ensemble des variables ajustables lors du traitement. [0088] Préférentiellement, le dispositif selon l'invention comporte également un dispositif déflecteur positionné au-dessus du tuyau afin de limiter les projections de matière. [0089] Préférentiellement, le dispositif selon l'invention comporte également une enceinte de confinement dont les dimensions et la nature du matériau dépend de la nature du 9 tuyau et de la matière qui y est prise en masse. L'enceinte peut par exemple être en plomb pour limiter les émissions radioactives. [0090] Le dispositif selon l'invention a été décrit ici avec quatre ensemble vibratoires mé- caniques, mais un autre nombre peut être retenu. Un nombre important d'ensembles vibratoires mécaniques permet d'améliorer l'efficacité du dispositif. [0091] Le système de verrouillage par sauterelles de serrage 305 permet un verrouillage simple et rapide du tuyau à traiter. Cependant, d'autres systèmes de verrouillage peuvent bien entendu être envisagés. [0092] Le dispositif selon l'invention permet notamment de réaliser la séparation de la matière prise en masse et du tuyau, tout en réduisant les risques de projection de matière et sans augmenter le volume de déchets par l'utilisation de composés externes comme des fluides d'extraction. [0093] Plus généralement, le dispositif selon l'invention est applicable à tout composant de circuit (tuyau, vannes, clapets, etc.) permettant un bridagc adapté des ensembles vibratoires mécaniques sur la structure affectée par la matière prise en masse. Bien entendu, les divers éléments des ensembles vibratoires mécaniques ont des dimensions adaptées au composant de circuit sur lequel ils sont mis en place, en particulier pour pouvoir être mis en place sur le composant ou pour pouvoir maintenir ledit composant. [0094] Le dispositif est particulièrement adapté pour des déchets présentant une forte accroche avec le tuyau et ou dont la dangerosité ne permet pas à des opérateurs de réaliser des opérations manuelles. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8]