Brevet FR3155150A1 — publié le 20250516

Dispositif de transport du flux de soudure recyclé à l’objet d’éviter la reprise d’humidité, selon la conception mécanique du brevet FR 1501661, se caractérisant en ce que : - un réchauffeur d’air (a) placé en amont de la boite de transfert, réchauffeur doté d’un asservissement (b) et d’une sonde de température (c) à l’entrée de la boite de distribution de flux, - un second sous ensemble pourvu d’une isolation (g) et d’un cordon chauffant (h) sur la totalité de la longueur de la tuyauterie entre la boite de distribution de flux et la trémie de tête (e), d’une sonde de température (d) à l’entrée de la trémie de tête (e), et d’un asservissement (f) piloté par la sonde de température (d), - un troisième sous ensemble constitué d’une vanne motorisée d’admission (k) d’air neuf en entrée du filtre (j) associée à un asservissement (l) piloté par une sonde de température (i) à l’entrée du filtre (j). Figure pour l’abrégé [Fig. 1] Dispositif de transport du flux de soudure sans reprise d’humidité Le présent inventeur avait conçu un dispositif de traitement de flux de soudure en un bloc compact et manutentionnable (demande de brevet N° FR1800706) appelé « Cerf »®, 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. Un problème restait posé sur les dispositifs de « Cerf »® (demande de brevet n° FR1800706) relativement au transport du flux de soudure jusque la tête de soudage, flux appelés à être utilisés dans un environnement nucléaire. En effet Le dispositif actuel de « Cerf »® fait appel à une technologie d’air pulsé qui pousse le flux vers la tête de soudure, et qui a fait l’objet d’une demande de brevet FR 1501661 établie par notre société. Or à la source de l’air pulsé, aucun dispositif ou procédé ne permettait de garantir un taux d’hygrométrie réduit, alors que la norme internationale contient cette exigence. Le dispositif connu tente de s’émanciper de cette contrainte par l’hypothèse selon laquelle l’air chaud réduit le taux d’hygrométrie. Mais cette hypothèse est remise en cause par des lois de thermique en ce que l‘air chaud peut également être humide. Cela engendre un risque de ré-humidification du flux, alors que le principe de fonctionnement du « Cerf »® en environnement nucléaire est de garantir un flux de soudure sec. C’est aux fins de lever les incertitudes découlant de cet état de fait que l’invention est destinée. Etat des connaissances : Avant que d’aborder le principe d’un « Cerf »®, il parait utile de rappeler l’environnement scientifique et technologique en matière de traitement de flux de soudure : Relatif au 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. Toutefois, et aux fins d’assurer la qualité de soudure, ils doivent être composés d’un ensemble de petits éléments granulométriques additionnés à des fines. Les flux de soudure à l’arc sont classifiés en plusieurs catégories selon la norme NF EN 760. 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 un domaine d’application en 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 de retraitement de flux de soudure, 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 avait conçu un dispositif de traitement de flux de soudure en un bloc compact et manutentionnable (demande de brevet N° 1800706), appelé « cerf »® 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. Ce dispositif de « Cerf » ® a fait l’objet de plusieurs évolutions concernant certains modules : La limite du module de traitement et de conservation (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 être à température de plus ou moins distante de 30% par rapport à la consigne. Cette problématique est notamment due à la conception mécanique qui est contrainte en raison du talutement du flux à 45° (propriété physique du flux de soudure) 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. 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 le dispositif admettait des températures importantes au-delà de 450°C, dans la limite de la température maximum admissible pour chaque flux de soudure, dans le but de diffuser les calories. Il parait utile de rappeler les contraintes de température à observer dans le domaine de la soudure en environnement nucléaire, en ce que la consigne de température en phases de traitement et de conservation est fournie par le fabricant de flux, et supporte une différence de plus ou moins 25°C en chaque point du volume de pulvérulent traité pour les flux les plus sensibles. Une première évolution a consisté en un brevet déposé sous le numéro FR190370, par le présent demandeur, qui avait pour objet de s’émanciper des contraintes de différence de température dans chaque phase de traitement : étuvage, puis conservation. Le problème posé par ce dispositif restait lié à la libération du produit. Rappelons qu’en phase d’étuvage, le flux est monté dans des températures importantes (jusque 425°C), tandis qu’en phase de conservation ce flux est maintenu aux alentours de 150°C. Toutefois le flux contenu à l’intérieur de l’étuve va (du fait de sa nature) entre ces deux phases, descendre lentement de façon non homogène, en ce que le flux placé en périphérie de l’étuve abaissera sa température plus rapidement que le flux placé au centre de l’étuve. Cela posait un problème, en ce que les orientations réglementaires dans le secteur nucléaire présentent de nouvelles exigences pour une maitrise de température en tous points et en tous moments du traitement pour que le flux n’ait qu’une différence de température de plus ou moins 25°C. Si cette demande de brevet n° FR190370 permettait l’obtention d’une température maintenue à plus ou moins 25°C dans chaque phase de traitement, il avait pour inconvénient d’être perturbé dès lors que l’on passe d’une phase à l’autre. D’autre part, si ce brevet FR1910370 permettait l’obtention d’une température adéquate dès lors que l’étuve était en pleine charge, dès lors qu’elle ne l’était pas, cela produisait une hétérogénéité de température du flux, en raison que des résistances électriques non entourées de flux produisaient un dérèglement de température. L’asservissement complexe permettait de remédier partiellement à la situation, en ce que cette régulation segmentée avait d’abord pour objet d’assurer un traitement homogène du flux, celui-ci étant perturbé par la forme et les dimensions de l’étuve. En revanche, cette technologie était conditionnée par la nécessité que l’étuve soit pleine dans sa phase d’étuvage. Or selon les besoins des utilisateurs, il n’est pas toujours utile que l’étuve soit utilisée à sa capacité maximum (en fin de cycle de soudage, où sur des petits chantiers, par exemple). Pour pallier cet inconvénient, le présent demandeur a réalisé une seconde évolution technologique (cf. brevet FR3106994) consistant à la conception de dispositif d’étuvage et de conservation du flux de soudure en environnement nucléaire en faisant appel à une technologie de brassage d’air chaud, déjà intégrée dans d’autres domaines d’application. Ce brevet est un dispositif de module d’étuvage et de conservation doté d’une technologie par brassage d’air particulièrement innovante. Ce principe nouveau à l’objet du traitement du flux de soudure, permet de satisfaire à un traitement du flux de soudure en tout endroit où il est placé dans l’étuve, en ce que la circulation d’air chaud arrive également en tout point à l’intérieur de l’étuve. Si cette technologie était nouvelle dans notre domaine d’application, l’évolution de l’état des connaissances s’est établie sur le plan technologique en raison des dimensions spécifiques qui ont été étudiées en rapport aux caractéristiques physiques des différents flux de soudure employés dans le secteur nucléaire. Ces dernières ayant des caractéristiques différentes entre elles, nous étions parvenus à mettre au point un dispositif permettant un traitement universel. Le caractère inventif est établi par les caractérisations suivantes : a) une technologie de brassage d’air chaud aux fins d’extraire l’humidité contenue dans le pulvérulent par l’intermédiaire de deux circuits séparés : un premier qui transporte l’air chaud au travers du volume de l’étuve, l’autre recevant le pulvérulent stocké pour subir le traitement, ces deux circuits étant mitoyens pour assurer un échange répartissant parfaitement la charge thermique en direction du pulvérulent sans que l’air contenue dans le circuit d’air rentre en contact avec le circuit des pulvérulents, ces circuits étant également entremêlés l’un à l’autre par cloisonnements alternatifs répétés dans le volume de l’étuve ; b) les composants suivants : - une enveloppe isolée thermiquement constituant le volume de la chambre d’étuvage, - un silo fixé à l’intérieur de la chambre d’étuvage selon un principe que l’air contenu dans ladite chambre puisse circuler dans le volume du silo, ce silo étant composé : = dans son périmètre bas par une base en forme d’entonnoir qui reçoit des montants, l’ensemble constituant les parois du silo et délimitant son volume, = ce silo recevant une vanne de vidange au bas de la base en forme d’entonnoir tandis qu’il est ouvert en partie haute pour recevoir le pulvérulent, = ce même silo est traversé par des tubes espacés entre eux, qui sont placés de façon parallèle sur tout le volume du silo suivant l’axe de la turbine de brassage d’air, ces tubes traversant les parois du silo forment avec le volume de la chambre d’étuvage le circuit d’air chaud, tandis que le volume du silo restant forme le circuit de pulvérulent stocké pour subir le traitement, - un module de brassage d’air chaud constitué d’un moteur doté d’une turbine de brassage d’air entourée de résistances chauffantes, d’autres résistances chauffantes pouvant être placées à tout autre endroit dans la chambre d’étuvage, - un asservissement dédié au maintien en température de l’intérieur de la chambre et qui gère les différents cycles d’étuvage, de conservation et de libération des pulvérulents. Ainsi par ce dispositif, l’asservissement gérant la température de l’air contenue dans le circuit d’air chaud, ce circuit d’air chaud traversant par les tubes en de nombreux endroits le silo et ses parois, l’étuvage intervient au cœur du silo sur des températures homogènes en tout espace du silo et sur l’ensemble des cycles de traitement. A ce jour, et à l’objet du « Cerf » ®, relativement au transport du flux de soudure jusque la tête de soudage dans un environnement nucléaire, aucune solution n’était encore trouvée pour réduire le taux d’humidité du flux durant la phase de transport vers la tête de soudure. En effet, si le flux retraité était protégé de toute humidité lorsqu’il est placé dans les modules de conservation, dès qu’il est libéré de ces modules, il est soumis à l’influence hygrométrique de son environnement. Plus particulièrement au transfert du flux de soudure de l’étuve vers la tête de soudage, tel qu’introduit dans le dispositif « Cerf » (brevet N°FR1501661), celui-ci se caractérisait par : -des vannes guillotine (a et c) qui assurent l’ouverture des modules d’étuvage et de conservation suivant un ordre précis vers la boite de transfert, - Un réseau de tubes(b) qui lie les vannes guillotine (a et c) et alimente la boite transfert (j), - Une boite de transfert (j) inclinée à 45° C pour éviter que le flux reste dans la boîte, - Un automate (m) avec programmation particulière collectant les informations à la fois de la tête de soudage et des modules d’étuvage et de conservation, synchronisant les actions d’ouverture et de fermeture des trappes et de l’arrivée d’air provenant de la turbine, régulant les temps d’ouverture des vannes (a et c) et de soufflerie en fonction de la longueur des tuyaux d’amenée de flux à la tête de soudage, du dénivelé et du débit du flux à la tête de soudage. Par ailleurs, chaque vanne guillotine (a et c) du module de transport était composée : d’un tube d’alimentation (h) en partie supérieure, d’une plaque support (d) de l’enveloppe fixée au tube d’alimentation (h), de l’entonnoir de coulée (o) qui distribue le flux de soudure libéré, d’un second tube de liaison (f) placé entre le tube d’alimentation (h) et la guillotine (i) pour gérer la dilatation thermique et contribuer à l’étanchéité à l’air et à la poussière de la vanne, d’un joint de compression (e) positionné entre la plaque support (d) et le tube de liaison (f) aux fins d’assurer une parfaite étanchéité, et d’une guillotine (i). Il convient de remarquer que cette technologie ne permet pas de résoudre la problématique de reprise d’humidité, en ce que le brevet FR1501661 transporte le flux de soudure chauffé dans l’étuve de conservation à la tête de soudage, sans que puisse être gérée la question de reprise d’humidité durant ce transport. Notons que ce brevet ne mentionne aucune technologie de chauffage de l’air servant au transport du flux, mis à part que l’air aspiré à la tête de soudage, qui peut être réchauffé par l’opération de soudage mais sans aucune certitude ni contrôle de température. Or comme nous l’avons indiqué à l’objet de la présente invention, ce n’est pas parce que l’air est chaud qu’il n’est plus humide. A cet effet, il convient d’indiquer l’état de la connaissance scientifique caractérisée par le diagramme de « Carrier ». Ce diagramme nous permet d’appréhender les lois d’évolution de l’humidité de l’air selon la température. Constatons dans ce diagramme la notion d’humidité relative (indiquée en % du volume ), tandis que la notion d’humidité absolue s’exprime en gramme d’eau par Kg d’air sec : - Humidité absolue : L'humidité absolue d'une masse d'air représente la quantité en grammes de vapeur d’eau [g vapeur/kg air sec] présente dans un volume d'air sec donné (1m3)et sa valeur reste constante même si la température de l’air varie en restant supérieure à la température du point de rosée*. La vapeur contenue dans une masse d'air est invisible, mais si on sature d'humidité de l'air sec au-delà d'une certaine limite on voit apparaître du brouillard et de la condensation, l'eau forme alors des gouttelettes en suspension dans l'air, on dit alors que l'air est saturé. La température de rosée ,c'est la température ou la vapeur d'eau contenue dans l'air commence à se condenser dans l'air, - Humidité relative : L’humidité relative (HR)s'exprime en pourcentage (%) et correspond au rapport, entre la quantité d’eau que contient l’air (humidité absolue) et la quantité maximale qu’il peut contenir pour une température donnée et ceci avant de se condenser. Les variations de la température influencent directement l'humidité relative, de sorte que l'humidité relative baisse quand la température s’élève et augmente lorsque la température baisse. Selon ce diagramme, aux fins de diminuer la quantité d’eau détenue dans la matière (ici le flux de soudure), il convient de : - refroidir l’air à une température inférieure à son point de rosée, - pour ensuite condenser la vapeur d’eau présente dans l’air, - qui est ensuite séparée de l’air. Dans ces conditions l’air asséché froid doit être réchauffé afin de retrouver sa température initiale. En l’état des technologies connues relative au transport du flux de soudure, aucun dispositif ou procédé n’était connu pour satisfaire à ce traitement. En effet il existe des dispositifs de séchage d’air qui font appel à des technologies frigorifiques. Le problème posé par ces installations est qu’elles complexifient considérablement les installations et qu'elles sont très énergivores. Par ailleurs, ces sécheurs d’air sont limités en température, alors que l’air utilisée dans le brevet n° FR150661 emploie de l’air chaud récupéré estimé à environ 80°C, sans qu’elle puisse être contrôlée ni exacte. Présentation de l’invention : l’invention est relative à un dispositif de transport du flux de soudure recyclé, de l’étuve de conservation vers la trémie de tête de soudage, permettant de garantir les exigences normatives de soudure dans un environnement nucléaire, notamment pour éviter la reprise d’humidité durant le transport de l’étuve à la tête de soudure. Ce dispositif est régi par le principe de maintenir une température du flux d’au moins 100°C durant le dit transport, ceci aux fins de d'empêcher la reprise d’humidité du flux. Le dispositif mis au point en 2022, est strictement semblable sur le plan mécanique décrit au brevet FR 1501661. Mais ce nouveau dispositif se distingue de l’environnement du brevet FR 1501661 en ce qu’il se caractérise par : - un réchauffeur d’air (a) placé en amont de la boite de transfert (indice J du brevet FR1501661), réchauffeur doté d’un asservissement (b) et d’une sonde de température (c) à l’entrée de la boite de distribution de flux, - un second sous ensemble pourvu d’une isolation (g) et d’un cordon chauffant (h) sur la totalité de la longueur de la tuyauterie entre la boite de distribution de flux et la trémie de tête (e), d’une sonde de température (d) à l’entrée de la trémie de tête (e), et d’un asservissement (f) piloté par la sonde de température (d), - un troisième sous ensemble constitué d’une vanne motorisée d’admission (k) d’air neuf en entrée du filtre (j) associée à un asservissement (l) piloté par une sonde de température (i) à l’entrée du filtre (j). FIG. 1 la FIG. 1 est une présentation générale du dispositif. Glossaire: a) une réchauffeur d’air b) asservissement du réchauffeur d’air c) Sonde de température à l’entrée de la boite de distribution de flux d) sonde de température à l’entrée de la trémie de tête e) trémie de tête f) asservissement du cordon chauffant placé sur la tuyauterie entre la boite de distribution de flux et la trémie de tête g) isolation de la tuyauterie entre la boite de distribution de flux et la trémie de tête h) cordon chauffant sur la tuyauterie entre la boite de distribution de flux et la trémie de tête i) sonde de température à l’entrée du filtre j) filtre d’épuration d’air en sortie de trémie de tête k) vanne motorisée d’admission d’air neuf en entrée du filtre l) asservissement de la vanne d’admission d’air neuf Dispositif de transport du flux de soudure recyclé de l’ étuve de conservation vers la trémie de tête de soudage, à l’objet d’éviter la reprise d’humidité, se caractérisant en ce que : - un réchauffeur d’air (a) placé en amont de la boite de transfert, réchauffeur doté d’un asservissement (b) et d’une sonde de température (c) à l’entrée de la boite de distribution de flux, - un second sous ensemble pourvu d’une isolation (g) et d’un cordon chauffant (h) sur la totalité de la longueur de la tuyauterie entre la boite de distribution de flux et la trémie de tête (e), d’une sonde de température (d) à l’entrée de la trémie de tête (e), et d’un asservissement (f) piloté par la sonde de température (d), - un troisième sous ensemble constitué d’une vanne motorisée d’admission (k) d’air neuf en entrée du filtre (j) associée à un asservissement (l) piloté par une sonde de température (i) à l’entrée du filtre (j).