Brevet FR3101003A1 — publié le 20210326

Dispositif d’étuvage et de conservation de flux de soudure cylindrique et conique destiné au secteur de la soudure des équipements en environnement nucléaire, apte à produire une température constante jusque 420°C de façon homogène sur l’ensemble de la contenance de l’étuve, à plus au moins 25°C en tout point du volume de l’étuve recevant le flux de soudure, se caractérisant en ce que : - Les résistances électriques chauffantes (a) sont composées de plusieurs groupes , au moins une première série (b) dans la partie basse de l’étuve, au moins une partie (c) placée dans la partie haute de l’étuve, et éventuellement des séries placées entre ces hauteurs (d) , selon un principe d’espacement (i) maximum de 150 mm entre les résistances (a) en tout point de leur position, - Chaque groupe de résistances étant doté d’un système d’asservissement de régulation thermique (h) distincte. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif d’étuvage et de conservation de flux de soudure destiné au secteur nucléaire L’invention est relative à un dispositif d’étuvage et de conservation de flux de soudure selon les règlements en vigueur dans le secteur nucléaire, apte à fournir un débit de pulvérulents à la tête soudure de 60 litres par heure sur 72 heures continues, selon le principe de garantir une température de traitement homogène à l’intérieur de l’étuve avec une tolérance de plus ou moins 25°C en tous points de positionnement du flux dans le dispositif et à tout instant du traitement. Etat des connaissances : Avant que d’aborder le principe d’un module d’étuvage, il parait utile de rappeler l’environnement scientifique et technologique en matière de traitement de flux de soudure. Relatif au x flux de soudure : Ceux-ci ont un comportement physique (température supportée, variable de température à l’intérieur d’une même masse en raison de leur composition et notamment de leur granulométrie, abrasion, capacité de transport plus ou moins fragile…) très différent selon leurs compositions, ce qui contraint la conception des équipements qui les traitent. Il y a toutefois une constante de comportement observée, sur trois points : - Les flux de soudure sont tous avides d’humidité, et plus particulièrement les flux agglomérés qui sont ceux les plus utilisés. Il importe donc que les appareils qui les supportent durant le traitement- la conservation- ou le transport ne permettent aucune reprise de charge d’humidité, - Ils ont également une propriété d’isolation thermique qui contraint considérablement l’homogénéité du traitement de température, en ce que cette propriété empêche la diffusion de la température dans la masse de flux à traiter, - Ils talutent à 45 degrés, ce qui contraint également la conception des équipements, tant dans leur conception thermique (emplacements et charge de températures, dimensions des équipements mécaniques), que pour un écoulement parfait sans flux résiduel restant dans les équipements. Dans le domaine de la soudure destinée aux équipements soumis à l’environnement nucléaire, il est possible de mélanger du flux de soudure neuf avec du flux retraité dès lors que : - Le flux neuf représente au moins 50% de la totalité du flux mélangé, - Le flux retraité est exempt de laitier de taille supérieure à 2mm et a fait l’objet d’un traitement thermique systématique selon une norme en vigueur qui oblige de maintenir le flux de soudure à une température d’étuvage constante sur une durée minimum convenue, ce qui contraint les équipements de retraitement de flux à respecter le cycle indiqué, - Le flux étuvé est maintenu à une température de conservation évitant la reprise d’humidité. Ces exigences contraignent les équipements de retraitement de flux de soudure en ce que des délais importants dus aux conditions de traitement impliquent de traiter conjointement des volumes importants de flux de soudure, volumes incompatibles avec : - un principe de libération continue à la tête de soudage, - un second principe de dispositif compact et mobile. En matière d’appareils , il existe plusieurs dispositifs de retraitement de flux de soudure : - Une première technologie appelée couramment « recycleur de flux » consiste à placer au-dessus de la tête de soudage un bac qui alimente la tête de soudure. Sur ce bac un dispositif de dépression permet d’aspirer le flux excédentaire et le remettre dans le bac. Ce premier dispositif ne permet donc pas à la fois de trier en continue le flux récupéré, de mélanger du flux neuf et du flux récupéré et de traiter thermiquement ces derniers, - Reposant sur les principes de cette première technologie, une autre technologie consiste à complémenter en flux neuf le bac d’alimentation de la tête de soudage par un dispositif en pression (cf. brevet US 4 221 957). Dans ce cas comme dans le précédent, qui n’indiquent aucun système de traitement du laitier qu’il serait intellectuellement possible d’ajouter par un tamis à l’entrée du bac, il s’agirait également d’évacuer de façon périodique ce laitier, ce qui obligerait à arrêter l’aspiration, si bien que le dispositif ne peut agir en continue, - Toujours selon une variante technologique du premier dispositif, le brevet JP H06 83170 U fait état de deux bacs distincts, l’un recevant le flux récupéré selon la première technologie répertoriée, tandis que l’autre est destiné à recevoir le flux neuf. En dessous de ces deux bacs qui disposent de systèmes d’évacuation, est placé un réceptacle qui reçoit de façon aléatoire les flux libérés par phénomène de dépression, si bien que le ratio flux neuf et flux récupéré ne peut être géré. De telle façon que ces technologies ne sont pas compatibles : - avec les normes en vigueur dans le domaine du soudage destiné à des applications nucléaires, - et ne peuvent prétendre à un traitement en continu des flux de soudure. Pour permettre un traitement continue du flux de soudure selon les exigences ci avant rappelées, le présent inventeur a conçu un dispositif de traitement de flux de soudure en un bloc compact et manutentionnable (demande de brevet N° 1800706) pour être déplacé dans un atelier de chaudronnerie à l’objet de fournir un débit de pulvérulents à la tête soudure de 60 litres par heure sur 72 heures continues selon les prérogatives de soudage en environnement nucléaire : - intégrant les fonctions cumulées de : = récupération des flux de soudure excédentaire, = tamisage de ces derniers, = mélange de ces flux avec du flux neuf, = d’étuvage et de conservation, = et de libération du flux retraité vers la tête de soudage, - recevant d’autres dispositifs brevetés par le même déposant: = N°1200997 du 4 avril 2012 portant sur un module d’étuvage de flux en continue à capacité illimitée destinée au séchage de produits pulvérulents, = N° 1400960 portant sur un module d’étuvage et de conservation de flux de soudure destiné aux installations répondant aux normes de traitement du flux de soudure en milieu nucléaire, = N° 1402232 d’octobre 2014 portant sur un module d’accouplement des étuves de traitement accéléré et des étuves de conservation de flux de soudure, = N° 1501661 d’octobre 2015 relatif à un module de transport de flux de soudure neuf/et ou recyclé à la trémie de tête de la torche de soudage, reposant sur un principe d’alimentation par plusieurs modules d’étuvage et de conservation, = N° 1600710 du 26 avril 2016 portant sur un module de récupération de flux de soudure, = N° 1700193 du 27 février 2017 portant sur un dispositif de recyclage pneumatique par aspiration mélangeant du flux de soudure neuf et du flux récupéré. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients du dispositif N° 1400960 publié sous le N° 302045, et appelé à être implanté dans le dispositif de traitement de flux de soudure objet du brevet N° 1800706. Le dit brevet N° 1400960 se caractérise en ce qu’il est composé de : - D’un couvercle isolé thermiquement avec une ouverture centrale, - D’un corps extérieur servant de structure contenant une isolation thermique et une trémie en partie intérieure, - D’éléments chauffants installés dans la trémie, et disposés sur l’ensemble du volume de cette dernière, - D’une série de capteurs de température de sécurité, - De capteurs de mesure de température du flux, - D’une régulation de température, - D’une trappe de verrouillage et de libération bloquée par électrovanne, - D’une sonde de niveau. La limite du module de traitement et de conservation tel que défini dans le brevet N°1400960, est que celui-ci reçoit du flux de soudure, qui selon qu’il soit placé ou non en proximité des éléments chauffants, va subir des variations de températures de plus ou moins de 30% par rapport à la consigne. Cette problématique est notamment due à la conception mécanique du dispositif qui est contrainte en raison : - du talutement du flux à 45° (propriété physique du flux de soudure) en son sein, qui oblige à concevoir une sole conique à base sphérique pour libérer totalement le flux après traitement et sans résidu, - et qui de fait empêche de placer les éléments chauffants de façon parfaitement répartie dans le volume de l’étuve. En conséquence, l’emplacement et la distance entre les éléments chauffants ne permet pas d’obtenir une parfaite homogénéité de température malgré l’introduction d’une régulation thermique continue et précise. C’est pourquoi, et de façon à pallier ces disparités de température, le dispositif admet une montée à des températures importantes au-delà de 450°C, selon un principe qu’en forçant celle-ci la température se diffuse, ceci dans la limite de la température maximum admissible pour chaque flux de soudure. Pour préciser ces différentes contraintes, il parait utile d’indiquer : - Relativement à la perturbation de l’homogénéité de la température de traitement en tous points de l’étuve, celle-ci est engendrée principalement par la caractéristique physique du flux de soudure qui présente de grandes capacités d’isolation thermique. - De plus et en raison de la circulation du flux dès lors que le dispositif d’étuvage est placé dans l’invention N°1800706, ce flux se déplace par gravité d’une cuve à une autre, ce qui contraint la forme et le dimensionnement des cuves, en ce qu’elles reçoivent le flux en partie haute, et oblige à un dispositif conique en partie basse pour faciliter la vidange totale. En conséquence, il est constaté un phénomène de talutement naturel du flux dans l’étuve, qui se forme au fur et à mesure que l’on remplit l’étuve, ce qui indique que son sommet varie, et que les besoins en chaleur varient également sur cette même zone selon le niveau de remplissage. S’agissant des équipements de chauffage installés aux fins de séchage, ceux-ci sont donc perturbés thermiquement par la présence ou non de produits dans leur environnement spatial. A cet effet : - en haut du talus, l’air chaud circule et s’évacue, ce qui engendre des pertes thermiques, et au terme d’un certain temps sur cette même zone, une diffusion de chaleur engendrée par la masse de pulvérulent qui vient compenser les pertes thermiques provoquées par les zones sans produit, si bien que la température constatée sur cette zone varie considérablement d’un point bas vers un point haut, - dans la zone basse conique de l’étuve (qui représente le cœur du volume) qui se caractérise par une proximité des éléments mécaniques (en raison des contraintes mécaniques engendrées par la nécessité de déplacement par gravité), cette zone est toujours fournie en flux de soudure. A cet endroit, il est constaté que la présence des éléments chauffants engendre une montée rapide de la température, alors que la présence des éléments mécaniques dégrade la température obtenue à l’intérieur de la zone, - si bien que des phénomènes thermiques différents mais interdépendants (en raison que le flux de soudure doit observer une cohérence de traitement) interviennent dans le réceptacle de l’étuve qui perturbe l’homogénéité du traitement. Il convient également d’indiquer des préconisations récentes des fabricants de flux de soudure qui jusqu’alors ne stipulaient pas de contraintes de température dans le traitement du flux, dès lors que le point de fusion n’était pas atteint : une valeur d’étuvage était indiquée, avec des tolérances très hautes qui permettaient aux équipements de satisfaire aux exigences. Cette consigne a été modifiée très récemment avec la mise en place de températures plus basses et spécifiques à chaque référence de flux de soudure, admettant une différence de plus ou moins 25°C en chaque point du volume de stockage du pulvérulent traité. Cette modification du domaine d’application professionnel perturbe les équipements de traitement automatique de flux, d’autant pour ceux qui ont pour objet de fournir de gros volumes et de réduire les délais de traitement. A ce jour, aucun dispositif connu ne permet de satisfaire à ces nouvelles recommandations. [00014] l’invention est donc relative à une étuve de traitement et de conservation de flux de soudure, capable d’être installée dans un appareil de traitement de flux de soudure en un bloc compact et manutentionnable de type brevet N° 1800706, de façon à satisfaire à un traitement de 60 litres par heure durant 72 heures continues dans un environnement nucléaire, et apte à respecter la consigne d’étuvage et de conservation à plus ou moins 25°C sur tous les flux contenus dans le volume de l’étuve, caractéristique jusqu’à présent impossible à atteindre en raison de la nature physique du flux de soudure. Présentation de l’invention : l’invention est relative à un dispositif d’étuvage et de conservation de flux de soudure, destiné au secteur de la soudure des équipements en environnement nucléaire selon le brevet N°1400960, et placé dans un dispositif de traitement de flux de soudure tel que le brevet N°1800706, ce module d’étuvage cylindrique et conique étant doté : - D’un couvercle isolé thermiquement avec une ouverture centrale, - D’un corps extérieur servant de structure contenant une isolation thermique et une trémie en partie intérieure, - D’éléments chauffants installés dans la trémie, et disposés sur l’ensemble du volume de cette dernière, - D’une série de capteurs de température de sécurité, - De capteurs de mesure de température du flux, - D’une régulation de température, - D’une trappe de verrouillage et de libération bloquée par électrovanne, - D’une sonde de niveau, apte à produire une température de 420°C de façon homogène sur l’ensemble de la contenance de l’étuve, à plus au moins 25°C en tout point du volume de l’étuve recevant le flux de soudure, se caractérisant en ce que : - Les résistances (a) sont composées de plusieurs groupes positionnés sur -au moins deux séries sur la hauteur, au moins une première série (b) dans la partie basse de l’étuve, au moins une partie (c) placée dans la partie haute de l’étuve, et éventuellement des séries placées entre ces hauteurs (d) , selon un principe d’espacement (i) maximum de 150 mm entre les résistances (a) en tout point de leur position, à raison de : = D’au moins deux groupes centraux (e, e’’) placés l’un sur l’autre, = D’au moins deux groupes périphériques (f, f’’) placés également l’un au-dessus de l’autre, reposant sur une technologie de résistances sur plaque, = Autant de groupes intermédiaires (g, g’’) placés entre les groupes centraux et périphériques, - Chaque groupe de résistances étant doté d’un système d’asservissement de régulation thermique (h). Si bien que dans sa configuration minimale en hauteur, le dispositif est doté de deux séries sur la hauteur représentées dans la figure par les indices suivants : partie haute «c », « e », « f », et éventuellement « g » ; partie basse « b », « e’’ », « f’’ » et éventuellement « g’’ ». Dans une configuration avec des séries en hauteur placées entre ces séries haute et basse, la figure représente ses composants par les indices « d », « e’ », « f’ » et éventuellement « g’ ». si bien également que dans une configuration minimale en hauteur et en largeur, les composants seront contenus seront :« e » et « f » sur la partie haute, et « e’’ » et « f’’ ». : vue en coupe du dispositif [00018] Glossaire : a) Résistances b) Première série de résistances dans la partie basse de l’étuve c) Série de résistances placée dans la partie haute de l’étuve d) Séries de résistances placées entre ces hauteurs e) et e’, e’’) Groupes centraux de résistances placés l’un sur l’autre f) et f’, f’’) Groupes périphériques de résistances g) et g’) , g’’) Groupes intermédiaires de résistances h) Système d’asservissement de régulation thermique i) Espacement maximum de 150 mm entre les résistances en tous points de leurs positions. Dispositif d’étuvage et de conservation de flux de soudure cylindrique et conique, destiné au secteur de la soudure des équipements en environnement nucléaire , doté : d’un couvercle isolé thermiquement avec une ouverture centrale, d’un corps extérieur servant de structure contenant une isolation thermique et une trémie en partie intérieure, d’éléments chauffants installés dans la trémie, et disposés sur l’ensemble du volume de cette dernière, d’une série de capteurs de température de sécurité, de capteurs de mesure de température du flux, d’une régulation de température, d’une trappe de verrouillage et de libération bloquée par électrovanne, d’une sonde de niveau, apte à produire une température de 420°C de façon homogène sur l’ensemble de la contenance de l’étuve, à plus au moins 25°C en tout point du volume de l’étuve recevant le flux de soudure, se caractérisant en ce que : - Les résistances électriques chauffantes(a) sont composées de plusieurs groupes positionnés sur -au moins deux séries sur la hauteur, au moins une première série (b) dans la partie basse de l’étuve, au moins une partie (c) placée dans la partie haute de l’étuve, et éventuellement des séries placées entre ces hauteurs (d) , selon un principe d’espacement (i) maximum de 150 mm entre les résistances (a) en tout point de leur position, à raison de : = D’au moins deux groupes centraux (e, e’’) placés l’un sur l’autre, = D’au moins deux groupes périphériques (f, f’’) placés également l’un au-dessus de l’autre, reposant sur une technologie de résistances sur plaque, = Autant de groupes intermédiaires (g, g’’) placés entre les groupes centraux et périphériques, - Chaque groupe de résistances étant doté d’un système d’asservissement de régulation thermique (h) distincte.