FR2527946A1 - Solids separation apparatus esp. for nuclear fuel pellets - employs archimedean screw in perforated barrel to separate granules by size - Google Patents

Abstract

Apparatus employs a vertical or inclined archimedean screw turning in a perforated enclosing barrel to lift the granules upwards. Material introduced near the base of the screw falls through the holes in wall of the barrel, and only oversized material is discharged at the top of the screw. Sections of the barrel may employ holes of different sizes and be partitioned separately enabling fractions of different particle sizes to be taken from one apparatus. Alternatively devices may be connected in cascade to achieve the same effect. For the particle size classification of granular materials, esp. sepn. of fragments of uniform length cut from nuclear fuel cams from fuel pellets.

Description

La présente invention concerne de manière générale le problème de la séparation de produits solides mélangés en au moins deux parties se distinguant par leur granulométrie. The present invention relates generally to the problem of the separation of mixed solid products into at least two parts which are distinguished by their particle size.

C'est notamment le cas lorsque le matériau de départ est formé par le mélange de deux produits solides différents de cotes et volumes distincts. This is particularly the case when the starting material is formed by the mixture of two different solid products of distinct dimensions and volumes.

Par exemple, c'est le cas lorsque l'on cherche à séparer des éléments solides de géométrie bien définie mélangés à de la poudre, dont les plus gros grains ont des dimensions inférieures à la plus petite dimension des éléments solides. For example, this is the case when one seeks to separate solid elements of well defined geometry mixed with powder, the largest grains of which have dimensions smaller than the smallest dimension of the solid elements.

Plus précisément, ce cas se rencontre, lors du retraitement de combustible nucléaire, pour séparer des tronçons découpés à une longueur régulière des gaines des pastilles de combustible contenues dans ces gaines et d'une granulométrie de dimension maximale inférieure à la plus petite dimension des tronçons de gaine. More precisely, this case is encountered, during the reprocessing of nuclear fuel, in order to separate sections cut to a regular length of the sheaths from the fuel pellets contained in these sheaths and with a particle size of maximum dimension less than the smallest dimension of the sections. sheath.

Les appareils antérieurement connus pour assurer cette fonction de séparation de produits de granulométries distinctes sont tous du genre mettant en oeuvre des surfaces de séparation inclinées, perforées et mobiles, alimentées en leur partie supérieure par le matériau initial qui est à séparer en parties distinctes. Le matériau avance progressivement en descendant sur ces surfaces du fait de leur mouvement, et les parties de ce matériau susceptibles de passer par les perforations de dimensions croissantes se séparent ainsi les unes des autres. The apparatuses previously known for ensuring this function of separation of products of different particle sizes are all of the type using inclined, perforated and mobile separation surfaces, supplied in their upper part with the initial material which is to be separated into separate parts. The material progresses progressively downward on these surfaces due to their movement, and the parts of this material capable of passing through the perforations of increasing dimensions thus separate from each other.

Les appareils de ce genre comprennent essentiellement les séparateurs du type à plateaux perforés vibrants, et les séparateurs du type à tambours tournants. Malgré la simplicité de leur principe de fonc tionnement, ces appareils nécessitent toujours des moyens mécaniques relativement importants pour réaliser les mouvements de vibration ou rotation. Apparatuses of this kind essentially include separators of the vibrating perforated plate type, and separators of the rotating drum type. Despite the simplicity of their operating principle, these devices still require relatively large mechanical means to carry out the movements of vibration or rotation.

La présente invention a pour but de proposer un appareil de séparation d'un genre nouveau, beaucoup plus simple que tous les appareils antérieurement con
L'appareil de séparation selon l'invention dérive d'un genre d'appareil antérieurement connu, mais uniquement pour assurer la fonction de transport de matériaux pulvérulents et/ou granulés.The object of the present invention is to propose a separation device of a new kind, much simpler than all the devices previously designed.
The separation device according to the invention derives from a previously known type of device, but only to perform the function of transporting pulverulent materials and / or granules.

Ce genre d'appareil transporteur connu comporte essentiellement un tube à l'intérieur duquel tourne avec jeu un élément hélicoïdal souple. L'appareil comporte à sa base une sonde d'admission alimentée par une trémie et, à sa partie supérieure, une goulotte d'évacuation. Si le pas de l'élément hélicoïdal souple est à droite, il tourne dans le sens des aiguilles d'une montre ; si le pas est à gauche, il tourne en sens inverse. Cet appareil transporteur fonctionne aussi bien en position faiblement horizontale, ou inclinée ou verticale. This type of known conveyor apparatus essentially comprises a tube inside which a flexible helical element rotates with play. The device comprises at its base an intake probe supplied by a hopper and, at its upper part, an evacuation chute. If the pitch of the flexible helical element is on the right, it rotates clockwise; if the step is on the left, it turns in the opposite direction. This conveyor device works equally well in a slightly horizontal, or tilted or vertical position.

Le principe de fonctionnement de cet appareil transporteur est simple, les particules du matériau à transporter, lorsque l'élément hélicoïdal souple tourne, heurtent successivement des parties inclinées tournantes de cet élément hélicoïdal souple qui leur donnent ainsi des impulsions de mouvement ayant à la fois une composante axiale orientée vers la sortie supérieure du tube faisant avancer les particules vers cette sortie, et une composante centrifuge périphérique lan çant ces particules contre la paroi interne du tube qui les renvoie ensuite vers l'intérieur du tube, le processus global assurant finalement le transport de tout le matériau.  The operating principle of this conveying device is simple, the particles of the material to be transported, when the flexible helical element rotates, successively strike rotating inclined parts of this flexible helical element which thus give them impulses of movement having both a axial component oriented towards the upper outlet of the tube advancing the particles towards this outlet, and a peripheral centrifugal component throwing these particles against the internal wall of the tube which then returns them towards the interior of the tube, the overall process ultimately ensuring transport of all the material.

L'invention consiste à modifier ce genre simple d'appareil transporteur antérieurement connu pour lui permettre d'assurer, outre la fonction de transport, la fonction caractéristique de séparation. The invention consists in modifying this simple kind of previously known conveyor apparatus to enable it to ensure, in addition to the transport function, the characteristic separation function.

A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de séparation de produits solides mélangés en parties de granulométries distinctes, comportant un tube à l'intérieur duquel tourne avec jeu un élément hé licoidal souple caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaisons : un premier tube constitué du tube précité entourant ledit élément hélicoldal souple rotatif mais qui est percé de trous sur au moins une partie de sa longueur à partir de sa base ; une entrée d'alimentation en produits à séparer qui débouche à l'intérieur dudit premier tube au-dessus de sa base et dans la partie perforée de ce tube ; un second tube concentrique au premier ménageant un espace annulaire entre les deux tubes ; au moins une sortie de récupération de produits séparés en communication avec ledit espace annulaire et l'intérieur dudit premier tube ; et une sortie d'autres produits séparés et transportés en communication avec l'intérieur de l'extrémité de sortie dudit premier tube. To this end, the subject of the invention is an apparatus for separating solid products mixed into parts of distinct particle sizes, comprising a tube inside which rotates with play a flexible licoidal element characterized in that it comprises, in combinations : a first tube consisting of the aforementioned tube surrounding said flexible rotating helical element but which is pierced with holes over at least part of its length from its base; a supply inlet for products to be separated which opens into the interior of said first tube above its base and into the perforated part of this tube; a second tube concentric with the first, providing an annular space between the two tubes; at least one outlet for recovering separate products in communication with said annular space and the interior of said first tube; and an outlet for other separated and transported products in communication with the interior of the outlet end of said first tube.

L'appareil séparateur de l'invention fonc- tionne de la manière suivante : les produits à séparer sont introduits à l'intérieur du premier tube transporteur dans sa partie présentant des trous mais, au cours du transport, les parties de produits qui ont des dimensions inférieures-à celles des trous du premier tube et qui sont animées de mouvements centrifuges périphériques du fait de la rotation de l'élément hélicoïdal souple passent à travers ces trous et entrent dans l'espace annulaire où elles sont évacuées vers la sortie de récupération ; par contre, les parties de produits de dimensions supérieures ne peuvent sortir du premier tube et sont donc transportées jusqu'à la sortie de ce premier tube.  The separator of the invention operates in the following manner: the products to be separated are introduced into the interior of the first conveyor tube in its part having holes but, during transport, the parts of products which have dimensions smaller than those of the holes in the first tube and which are driven by peripheral centrifugal movements due to the rotation of the flexible helical element pass through these holes and enter the annular space where they are evacuated towards the recovery outlet ; on the other hand, the product parts of larger dimensions cannot leave the first tube and are therefore transported to the exit of this first tube.

On comprend aisément que cet appareil, de principe de fonctionnement et de réalisation simples, est néanmoins susceptible de convenir à des processus de séparations multiples. It is easy to understand that this device, of simple operating principle and construction, is nevertheless capable of being suitable for multiple separation processes.

En effet, il suffit de prévoir, à partir de la base du premier tube, des successions de zones présentant des trous de dimensions croissantes et de cloisonner l'espace annulaire à chaque changement de zones, pour recupérer des parties distinctes de produits par granulométries croissantes à partir de la base de l'appareil par autant de sorties en communication avec les zones successives cloisonnées de l'espace annulaire, et par la sortie de l'extrémité supérieure du tube intérieur
On décrira ci-après, à titre d'exemples, deux réalisations de l'invention en se référant au dessin annexé, sur lequel : : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un
premier appareil séparateur en deux parties d'un mé
lange initial, - la figure 2 est une vue de détail illustrant un type
spécifique d'élément souple hélicoidal dont l'utili
sation convient tout particulièrement à la mise en
oeuvre de l'invention, - la figure 3 est un détail agrandi montrant la partie
perforée du premier tube intérieur, - la figure 4 représente schématiquement l'utilisation
en série de plusieurs appareils séparateurs identi
ques à celui de la figure 1, et - la figure 5 est une vue schématique en élévation d'un
second appareil séparateur en plusieurs parties d'un
mélange initial.Indeed, it suffices to provide, from the base of the first tube, successions of zones having holes of increasing dimensions and to partition the annular space at each change of zones, to recover distinct parts of products by increasing particle sizes. from the base of the apparatus by as many outlets in communication with the successive partitioned zones of the annular space, and through the outlet of the upper end of the inner tube
Two embodiments of the invention will be described below, by way of examples, with reference to the appended drawing, in which: - Figure 1 is a schematic elevation view of a
first separator into two parts of a mete
initial diaper, - Figure 2 is a detail view illustrating a type
specific of flexible helical element whose useful
particularly suitable for setting up
work of the invention, - Figure 3 is an enlarged detail showing the part
perforated first inner tube, - Figure 4 shows schematically the use
in series of several identi separators
ques to that of Figure 1, and - Figure 5 is a schematic elevational view of a
second multi-part separator of a
initial mix.

L'appareil, représenté sur la figure 1, comporte un premier tube 1 à l'intérieur duquel tourne avec jeu un élément souple hélicoïdal 2. The apparatus, shown in FIG. 1, comprises a first tube 1 inside which rotates a flexible helical element 2 with play.

f
Par exemple, comme représenté plus en détail sur la figure 2, cet élément est constitué d'un axe tubulaire central 3 dans lequel sont encastrés hélicoldalement des fils souples perpendiculaires 4 dont les extrémités se trouvent placées au contact, ou presque au contact, de la paroi interne du tube 1. Le tube 3 et les fils souples 4 sont réalisés en métal inoxydable, ou en matière plastique industrielle telle qu'un polyamide, selon la nature des produits à séparer et la résistance à l'usure souhaitée.f
For example, as shown in more detail in FIG. 2, this element consists of a central tubular axis 3 in which helical-threaded perpendicular flexible wires 4 are embedded, the ends of which are placed in contact, or almost in contact, with the inner wall of the tube 1. The tube 3 and the flexible wires 4 are made of stainless metal, or of industrial plastic material such as a polyamide, depending on the nature of the products to be separated and the desired wear resistance.

L'élément hélicoïdal souple 2 est entraîné en rotation par un moteur 5 monté à l'extrémité supérieure de l'appareil. Comme exposé ci-dessus, le sens de rotation de ce moteur est celui des aiguilles d'une montre, ou l'inverse, selon que le pas de l'élément hélicoldal est à droite ou à gauche. Ce moteur est avantageusement du type à vitesse variable. The flexible helical element 2 is rotated by a motor 5 mounted at the upper end of the device. As explained above, the direction of rotation of this motor is that of clockwise, or vice versa, depending on whether the pitch of the helical element is to the right or to the left. This motor is advantageously of the variable speed type.

Le tube 1 est percé de trous 6 sur au moins une partie L de sa longueur à partir de sa base. Dans cet exemple, les diamètres de ces trous sont tous de même valeur puisque cet appareil simple ne vise à séparer qu'en deux parties le matériau mélangé d'entrée. The tube 1 is pierced with holes 6 over at least part L of its length from its base. In this example, the diameters of these holes are all of the same value since this simple device only aims to separate the mixed input material into two parts.

Les trous 6, percés dans l'épaisseur du tube 1, sont évasés coniquement vers l'extérieur du tube, pour éviter le coincement de particules de matière dans les trous. L'axe de ces trous coniques peut être perpendiculaire à la paroi du tube 1 ou, également, incliné vers le bas par rapport à cette paroi, comme on le voit plus en détail sur la figure 3. The holes 6, drilled in the thickness of the tube 1, are flared conically towards the outside of the tube, to avoid the trapping of particles of material in the holes. The axis of these conical holes can be perpendicular to the wall of the tube 1 or, also, inclined downward relative to this wall, as seen in more detail in FIG. 3.

L'introduction du mélange à séparer s'effectue par une entrée 7 débouchant à l'intérieur du tube 1 dans la zone perforée L, au-dessus de la base de l'appareil. The mixture to be separated is introduced via an inlet 7 opening into the interior of the tube 1 in the perforated zone L, above the base of the device.

Le tube 1, perforé à sa partie inférieure, est lui-même placé concentriquement à l'intérieur d'un second tube 8 de manière à ménager un espace annulaire 9 entre les deux tubes. Cette concentricité est assurée par un collier de montage 10 à l'extrémité supérieure de l'appareil, et des entretoises de centrage 11 à la base. The tube 1, perforated at its lower part, is itself placed concentrically inside a second tube 8 so as to provide an annular space 9 between the two tubes. This concentricity is ensured by a mounting collar 10 at the upper end of the device, and centering spacers 11 at the base.

Un conteneur 12 est situé à la base de l'appareil, en communication avec l'intérieur du tube 1 et également avec l'espace annulaire 9. A container 12 is located at the base of the device, in communication with the interior of the tube 1 and also with the annular space 9.

La sortie des produits séparés et transportés à l'intérieur du tube 1 s'effectue par une goulotte d'évacuation 13 montée en tête d'appareil. The output of the separated products and transported inside the tube 1 is effected by a discharge chute 13 mounted at the top of the device.

Le fonctionnement de cet appareil est le suivant : lorsque le mélange de produits de granulométries différentes est introduit par l'entrée 7, à l'intérieur du tube 1 dans lequel tourne l'élément hélicoïdal souple 2, les parties de produits de dimensions inférieures au diamètre des trous 6 passent à travers ces trous et tombent par l'espace annulaire 9 dans le conteneur 12 ; les parties encore plus fines peuvent également glisser entre les fils souples 4 de l'élément hélicoï- dal 2 et tomber ainsi par l'intérieur du tube 1 vers le conteneur 12. Une circulation forcée d'air descendant peut accentuer et accélérer ce processus.Par contre, les parties de produits de dimensions supérieures au diamètre des trous 6 sont transportées progressivement et hélicoidalement par l'élément hélicoïdal souple 2 vers la goulotte d'évacuation supérieure 13. The operation of this device is as follows: when the mixture of products of different particle sizes is introduced through the inlet 7, inside the tube 1 in which the flexible helical element 2 rotates, the product parts of dimensions smaller than diameter of the holes 6 pass through these holes and fall through the annular space 9 in the container 12; the even finer parts can also slide between the flexible wires 4 of the helical element 2 and thus fall through the interior of the tube 1 towards the container 12. Forced circulation of descending air can accentuate and accelerate this process. On the other hand, the parts of products with dimensions greater than the diameter of the holes 6 are transported progressively and helically by the flexible helical element 2 towards the upper discharge chute 13.

On comprend que les dimensions des différentes parties ou éléments de l'appareil (diamètres des tubes 1 et 8 ; longueurs L et L', diamètres des trous 6 ; pas de l'élément hélicoïdal 2) et la vitesse de rotation du moteur 5 doivent être choisies en fonction de la nature du mélange d'entrée et des granulométries désirées des parties à séparer.  It is understood that the dimensions of the various parts or elements of the apparatus (diameters of the tubes 1 and 8; lengths L and L ', diameters of the holes 6; not of the helical element 2) and the speed of rotation of the motor 5 must be chosen according to the nature of the input mixture and the desired particle sizes of the parts to be separated.

Comme on l'a déjà souligné, un tel appareil séparateur peut être implanté verticalement, ou avec inclinaison et, à la limite, presque horizontalement. As already pointed out, such a separating device can be installed vertically, or with inclination and, ultimately, almost horizontally.

En particulier, on a représenté schématiquement sur la figure 4 une utilisation en série de trois appareils séparateurs S1, S2 et 53 inclinés. Les références 7, 12 et 13, suivies des nombres 1, 2 ou 3, représentent respectivement les éléments fonctionnels analogues de mêmes références que ceux de l'appareil représenté sur la figure 1. In particular, there is shown schematically in Figure 4 a series use of three separating devices S1, S2 and 53 inclined. The references 7, 12 and 13, followed by the numbers 1, 2 or 3, respectively represent the analogous functional elements of the same references as those of the apparatus represented in FIG. 1.

L'entrée du mélange initial se fait par l'entrée 7-1 du premier séparateur S1. Les produits de plus petite granulométrie sont récupérés dans le conteneur 12-1. Le reste, évacué par la goulotte 13-1, constitue l'entrée 7-2 du second séparateur S2. On récupère dans le conteneur 12-2 des produits de granulométrie supérieure à celle des produits récupérés dans le conteneur 12-1, et ainsi de suite. Les coupures du processus de séparation sont déterminées par le choix de dimensions croissantes des trous 6 des séparateurs successifs S1,
S2 et S3.The entry of the initial mixture is made by entry 7-1 of the first separator S1. Products of smaller particle size are collected in container 12-1. The rest, discharged through the chute 13-1, constitutes the inlet 7-2 of the second separator S2. Products of greater particle size are recovered in container 12-2 than those of products recovered in container 12-1, and so on. The cuts in the separation process are determined by the choice of increasing dimensions of the holes 6 of the successive separators S1,
S2 and S3.

Cette disposition d'une suite d'appareils séparateurs inclinés peut convenir dans le cas où l'on désire avoir une installation de hauteur limitée et s'étendant plutôt horizontalement. This arrangement of a series of inclined separating devices may be suitable in the case where it is desired to have an installation of limited height and extending rather horizontally.

Par contre, si l'on désirè réaliser une installation à séparations multiples de faible emprise au sol, et que l'on ne soit pas limité en hauteur, on peut utiliser un appareil tel que celui représenté schématiquement en position verticale sur la figure 5. On the other hand, if one wishes to carry out an installation with multiple partitions of small footprint, and that one is not limited in height, one can use a device such as that shown schematically in a vertical position in FIG. 5.

Sur cette figure, les mêmes références que sur les figures 1 et 4 représentent des éléments fonctionnels analogues. In this figure, the same references as in Figures 1 and 4 represent similar functional elements.

Le tube 1 comprend des zones successives L1,
L2 et L3 dans lesquelles le tube intérieur 1 est percé de trous 6 de dimensions croissantes D1, D2 et D3. The tube 1 comprises successive zones L1,
L2 and L3 in which the inner tube 1 is pierced with holes 6 of increasing dimensions D1, D2 and D3.

L'espace annulaire 9 est séparé par des cloisons 14 à chaque changement de zone. The annular space 9 is separated by partitions 14 at each change of zone.

On retrouve dans cet appareil l'entrée initiale du mélange en 7-1, puis les sorties successives de sorties des parties de granulométries croissantes en 12-1, 12-2, 12-3 et 13-3. We find in this device the initial entry of the mixture in 7-1, then the successive exits of exits of the parts of increasing particle sizes in 12-1, 12-2, 12-3 and 13-3.

L'invention n'est pas limitée aux quelques modes de réalisation décrits ci-dessus et s'détend à toutes les variantes.  The invention is not limited to the few embodiments described above and extends to all variants.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1. Appareil de séparation de produits solides mélangés en parties de granulométries distinctes, comportant un tube à l'intérieur duquel tourne avec jeu un élément hélicoldal souple, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison : un premier tube (1, figure 1) constitué du tube précité entourant ledit élément héli cotidal souple rotatif(2) mais qui est percé de trous (6) sur au moins une partie (L) de sa longueur à partir de sa base ; une entrée (7) d'alimentation en produits à séparer qui débouche à l'intérieur dudit premier tube (1) à une hauteur L' au-dessus de sa base et dans la partie perforée de ce tube ; un second tube (8) concentrique au premier ménageant un espace annulaire entre les deux tubes ; au moins une sortie (12) de récupération de produits séparés en communication avec ledit espace annulaire et l'intérieur dudit premier tube ; et une sortie (13) d'autres produits séparés et transportés, en communication avec l'intérieur de l'extrémité de sortie dudit premier tube. 1. Apparatus for separating solid products mixed into parts of distinct particle sizes, comprising a tube inside which a flexible helical element rotates with play, characterized in that it comprises, in combination: a first tube (1, FIG. 1 ) consisting of the aforementioned tube surrounding said rotatable flexible heli-cotidal element (2) but which is pierced with holes (6) over at least part (L) of its length from its base; an inlet (7) for supplying products to be separated which opens into the interior of said first tube (1) at a height L ′ above its base and into the perforated part of this tube; a second tube (8) concentric with the first, providing an annular space between the two tubes; at least one outlet (12) for recovering separate products in communication with said annular space and the interior of said first tube; and an outlet (13) for other separated and transported products, in communication with the interior of the outlet end of said first tube. 2. Appareil de séparations multiples selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube intérieur (1) présente à partir de sa base des zones successives (L1, L2, L3, figure 5) dans lesquelles les trous (6) sont de dimensions croissantes, que des cloisons (14) séparent l'espace annulaire (9) lorsque l'on passe d'une zone à la suivante, et que des sorties de récupération successives (12) équipent la base des espaces annulaires ainsi cloisonnés pour l'extraction de parties de produits à granulométries croissantes. 2. Multiple separation apparatus according to claim 1, characterized in that said inner tube (1) has from its base successive areas (L1, L2, L3, Figure 5) in which the holes (6) are of dimensions increasing, that partitions (14) separate the annular space (9) when passing from one zone to the next, and that successive recovery outlets (12) equip the base of the annular spaces thus partitioned for the extraction of parts of products with increasing grain sizes. 3. Installation de séparations multiples mettant en oeuvre plusieurs appareils selon la revendication 1, caractérisée en ce que les appareils sont disposés inclinés les uns à la suite des autres (S1, 3. Installation of multiple separations using several devices according to claim 1, characterized in that the devices are arranged inclined one after the other (S1, S2, S3, figure 4) et que la sortie supérieure du premier appareil constitue l'entrée du second et ainsi de suite. S2, S3, FIG. 4) and that the upper output of the first device constitutes the input of the second and so on.