Buse de sablage à jet plat et contenant des particules solides abrasives

Abstract

 Buse de sablage, notamment pour la décontamination de pièces radioactives au moyen d'un jet formé d'un mélange d'eau et de particules abrasives.
Elle comporte un dispositif d'entrée (18) apte à engendrer un jet d'eau plat, d'angle d'ouverture a dans le plan du jet, à l'intérieur d'une chambre à dépression (6, 8, 9), un organe de sortie présentant dans des plans perpendiculaires au jet plat, deux parois latérales divergentes (26b) sensiblement d'ouverture a et, de part et d'autre du jet plat, deux parois convergentes (26c) formant un angle β, ledit organe de sortie faisant partie intégrante de la chambre à dépression, et l'angle β étant déterminé de manière telle qu'il se produise dans la chambre une dépression suffisante pour que le jet plat entraîne les particules abrasives introduites par une canalisation véhiculant un mélange gaz-particules abrasives.

Description

[0001] La présente invention a pour objet une buse de sablage à jet plat et contenant des particules solides abrasives.

[0002] Elle se rapporte en particulier à une buse de sablage à eau sous haute ou très haute pression utilisée pour le nettoyage de surfaces fortement en-crassées ou recouvertes d'oxydes, de peinture, de dépôts divers. Elle a également pour objet un procédé de mise en oeuvre d'une buse dé sablage pour la décontamination radio-active.

[0003] Pendant le fonctionnement de centrales nucléaires, et des unités de retraitement des combustibles nucléaires certains éléments sont exposés à un rayonnement. Une pellicule radioactive mince se forme sur la surface de ces éléments et il est néCessaire d'éliminer cette pellicule. Ceci ne peut être obtenu par l'utilisation d'eau sous pression seule, car cette dernière ne permet pas l'élimination des oxydes. On utilise donc des dispositifs de sablage à eau sous haute pression dans lesquels le jet d'eau contient des particules abrasives. Un dispositif de sablage de ce type comporte un dispositif d'entrée qui engendre un jet à l'intérieur d'une chambre à dépression. Une canalisation qui amène un mélange d'air et d'abrasif débouche également dans cette chambre. La dépression permet l'aspiration de l'abrasif qui est alors incorporé dans l'eau du jet.

[0004] Les dispositifs de sablage connus de ce type sont réalisés de deux manières possibles.

[0005] Selon un premier type, l'eau est injectée selon l'axe du dispositif de sablage et la canalisation d'amenée de l'abrasif débouche latéralement dans la chambre à dépression. Cette réalisation permet un encombrement réduit, une réalisation simple et une grande concentration du jet d'eau.

[0006] Cependant, un inconvénient de ce dispositif est que la totalité du jet mixte air-solide-eau a un effet abrasif sur la buse de sortie ; pour en limiter les effets, celle-ci doit être réalisée dans la masse en un matériau très dur,. comme le carbure.

[0007] Selon un deuxième type de réalisation possible, la canalisation d'amenée des particules abrasives est disposée dans l'axe du dispositif et une ou plusieurs buses d'éjection sont disposées latéralement par rapport à cette canalisation. Trois, quatre ou six buses à ajutages cylindriques sont disposées annulairement et convergent vers un point situé vers la sortie du sableur. Cette disposition présente l'avantage d'exposer peu les parois de la buse de sortie à l'action des particules abrasives, parce que le jet mixte n'est pas homogène. En effet, les particules sont concentrées essentiellement au centre du jet. En outre, l'impact du jet sur la pièce à nettoyer est réparti sur une surface plus importante.

[0008] Toutefois, quel que soit le mode de réalisation envisagé, les dispositifs de sablage connus antérieurement présentent une trace circulaire sur la pièce à nettoyer lorsque sa surface est présentée perpendiculairement au jet, semi-elliptique lorsque cette surface se présente sous un angle d'incidence inférieur à 90° : dans ce dernier cas les abrasifs éjectés ont une action dégressive inversement proportionnelle à la distance du sableur à l'objet traité : l'érosion sera plus importante au sommet de la demi-ellipse.

[0009] La présente invention a pour objet une buse de sablage qui fournit un jet plat et contenant des particules abrasives, ce qui permet le nettoyage de surfaces plus importantes sans nécessiter la mise en parallèle de plusieurs dispositifs de sablage à jet circulaire.

[0010] A cette fin, la buse de sablage de l'in_- vention pour la décontamination de pièces radioactives au moyen d'un jet formé d'un mélange d'eau et de particules abrasives se caractérise en ce quelle comporte un dispositif d'entrée de type connu, apte à engendrer un seul jet d'eau plat, d'angle d'ouverture a dans le plan du jet, à l'intérieur d'une chambre à dépression, un organe de sortie présentant, dans des plans perpendiculaires au jet plat, deux parois latérales divergentes sensiblement d'ouverture α et, de part et d'autre du jet plat, deux parois convergentes formant un angle β, ledit organe de sortie faisant partie intégrante de la chambre à dépression, et la combinaison des angles a et β et de la section de l'orifice de sortie étant définie pour qu'il se produise dans la chambre une dépression suffisante entraînant les particules abrasives et les orientant de telle manière que le bombardement des parois et de l'organe de sortie soit inexistant lorsque la régularité des grains d'abrasifs est constante.

[0011] D'autre part, l'invention a pour objet un procédé de mise en oeuvre d'une buse de sablage pour la décontamination radio-active, caractérisé en ce que l'on utilise des particules abrasives solubles dans l'eau.

[0012] Etant donné que cette dissolution n'est pas immédiate, ces particules se présentent sous forme solide pendant l'opération de sablage, ce qui leur permet de remplir ce rôle d'abrasif elles se dissolvent ensuite dans l'eau.

[0013] De préférence, ces particules abrasives sont en trioxyde de bore. Ce matériau qui se transforme en acide, et gonfle, au contact de l'eau, apparaissait a priori peu approprié pour une telle utilisation. L'inventeur a montré qu'elle était possible à condition d'adopter des paramètres de procédé convenables et des structures adaptables., permettant d'obtenir des vitesses importantes d'écoulement et d'éviter les risques de bouchage des canalisations.

[0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation de l'invention qui se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 représente une vue en coupe d'un premier mode de réalisation du dispositif de sablage de l'invention comportant une buse d'éjection unique disposée axialement et une amenée d'abrasifs latérale ;

- la figure 2 représente une vue en perspective de la buse de sortie du dispositif de la figure 1,

- la figure 3 représente un deuxième mode de réalisation du dispositif de sablage de l'invention comportant une amenée d'abrasif axiale et une buse d'éjection unique disposée latéralement.

[0015] On a représenté sur les figures 1 et 2 un premier exemple de réalisation d'une buse de sablage 2 réalisée conformément à l'invention. La figure 1 est une vue en coupe de cette buse de sablage, tandis que la figure 2 est une vue en perspective de l'organe de sortie qui est partie intégrante de la buse de sablage.

[0016] La buse 2 comporte un corps 4 de forme cylindrique. A l'intérieur du corps 4 on trouve une chambre 6 circulaire qui comporte une partie cylindrique prolongée par une partie conique qui va en s'évasant. L'angle de la partie conique 8 est approximativement égal à l'angle d'éjection de la buse à jet plat 18. A l'une des extrémités du corps 4 est pratiqué un filetage intérieur dans lequel est vissé le bloc d'arrivée 10 de l'eau sous haute pression. Le bloc 10 est immobilisé par rapport au corps 4 par un contre-écrou 12" Un filetage intérieur 14 permet le branchement du raccord de la canalisation d'amenée d'eau sous haute pression (non représentée). Cette canalisation amène l'eau dans le canal intérieur 16 qui débouche lui-même sur une buse dféjec- tion 18 vissée dans le bloc 10. La buse 18 comporte un orifice de sortie 20. La section de cet orifice est déterminée de manière à produire un jet plat. Une buse d'éjection de ce genre est connue. A titre d'exemple, la Société SOCOFREN commercialise des buses d'éjection qui peuvent être utilisées pour réaliser l'invention. La buse d'éjection 18 est vissée sur le bloc d'arrivée 10. Un contre-écrou 22 permet de la bloquer en rotation par rapport au corps 10. Un joint torique 24 assure l'étanchéité entre le corps 10 et la buse d'éjection 18.

[0017] A l'autre extrémité du corps 4 se trouve l'organe de sortie 26. Il est vissé sur un filetage extérieur du corps 4. Il comporte à cet effet une partie moletée 26a. Un contre-écrou 28 permet d'assurer son blocage en rotation par rapport au corps 4.

[0018] L'organe de sortie 26, qui présente deux parois latérales divergentes, sensiblement d'ouverture a, situées dans des plans perpendiculaires au jet plat et deux parois convergentes 26c formant un angle P. L'intérieur 9 de l'organe de sortie 26 fait partie intégrante de la chambre à dépression.

[0019] Le dispositif de sablage 2 comporte encore une canalisation 29 pour l'amenée des particules abrasives. La canalisation 29 est terminée par un raccord d'arrivée 30 vissé sur le corps 4. Le raccord 30 débouche à l'intérieur de la chambre d'aspiration 6. Il est disposé, dans l'exemple de réalisation de la figure 1, perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps 4.

[0020] La combinaison des angles a et β et de la section de l'orifice de sortie 26 sont définies pour qu'il se produise dans la chambre une dépression suffisante qui entraîne les particules abrasives et les oriente de telle manière que le bombardement des parois et de l'organe de sortie soit inexistant lorsque la régularité des grains d'abrasif est constante. Les particules abrasives sont introduites par la canalisation 29 véhiculant un mélange gaz-particules abrasives, le gaz pouvant être de l'air.

[0021] La buse d'éjection 18 et l'organe de sortie 26 doivent être positionnés angulairement l'un par rapport à l'autre, de telle manière que le jet plat soit aligné avec l'orifice de l'organe 26. Ce positionnement angulaire peut être effectué facilement au moyen des contre-écrous 22 et 28 qui permettent de bloquer respectivement la buse d'éjection 18 et l'organe de sortie 26 en une position quelconque.

[0022] Le fonctionnement de la buse de sablage représentée sur la figure 1 est le suivant.

[0023] On amène l'eau sous pression par l'ajutage 20 de la buse d'éjection 18 à l'intérieur de la chambre à dépression 6. Cette dépression permet l'aspiration, à l'intérieur de la chambre 6, du mélange d'air et de particules abrasives amené par la canalisation 28. Les particules abrasives se mélangent au jet d'eau et le jet mixte, c'est-à-dire le mélange air-particules solides-eau, traverse la buse de sortie 26. La buse d'éjection 18 de réalisation connue, donne un jet plat. Le plan de plus faible épaisseur de l'organe de sortie 26 coincide approximativement avec le plan médian du jet d'eau plat sous haute pression. L'intérieur de l'organe de sortie 26 fait partie intégrante de la chambre à dépression 6.

[0024] Selon une variante de réalisation (non représentée) de la buse de sablage de la figure 1, en augmente la section d'entrée du mélange air-particules solides tout en réalisant une arrivée de ce mélange parallèle à l'axe du corps 4. A cet effet, une pièce supplémentaire comportant une cavité formant un coude permet le montage d'un raccord d'arrivée du mélange. Cette pièce est fixée, par exemple par des vis, sur le corps 4. Cette pièce rapportée présente une longue résistance à l'usure par abrasion dans le coude, par suite de l'épaisseur de ses parois.

[0025] On a représenté sur la figure 3 un deuxième mode de réalisation perfectionné du dispositif de sablage de l'invention. Cette buse de sablage 102 se distingue de la buse de sablage 2 représentée sur la figure 1 en ce que la canalisation d'amenée du mélange air-particules abrasives est disposée dans l'axe du corps 104, tandis que la buse d'éjection 118, qui est unique, est disposée latéralement à cette canalisation. Sur la figure 3, les pièces qui ont la même fonction que celle de la buse 2 de la figure 1 ont été désignées par les mêmes numéros de référence augmentés de 100. Leur description ne sera en conséquence pas reprise en détail.

[0026] Dans le cas de la buse 102, l'angle formé par le plan médian du jet d'eau plat délivré par l'ajutage 120 et l'axe de 1a canalisation d'amenée du mélange air-solides doit être aussi faible que possible.

[0027] L'arrivée de l'eau sous haute pression se fait par le corps 104 cylindrique. Cette canalisation d'amenée est fixée dans ce corps 104 sur le filetage 114. Un conduit l16 amène l'eau sous haute pression à la buse d'éjection 118 vissée dans le corps 104. Un contre-écrou 122 permet le positionnement en rotation de la buse d'éjection 118. On peut ainsi positionner cette buse de telle manière que l'axe longitudinal de-l'ajutage 120 soit aligné avec l'orifice de l'organe de sortie 126. La position angulaire de la buse 122 peut être réglée au moyen d'un contre-écrou 112.

[0028] On remarque que dans ce mode de réalisation, la chambre à dépression est constituée essentiellement par l'intérieur 109 de l'organe 126.

[0029] Dans l'axe du corps 104 est vissé le raccord 130 d'arrivée du mélange air-particules abrasives. Un insert 132 disposé dans un alésage 134 du corps 104 canalise le mélange air-particules abrasives jusqu'à sa rencontre avec le jet d'eau sous haute pression. Un joint torique 136 assure une liaison étanche entre l'embout 130 et l'insert 132. Il est important de noter que le raccord 130 vient s'appliquer directement sur la collerette 132a de l'insert 132 lorsque celui-ci est cylindrique.

[0030] La paroi 126b de l'organe de sortie 126 est sensiblement parallèle au plan médian du jet plat issu de la buse d'éjection 118. La paroi 126b' est sensiblement parallèle, quant à elle, à l'axe du mélange air-particules abrasives issu de l'insert 132.

[0031] La forme de réalisation de la figure 3 présente un double avantage. L'arrivée du mélange air-particules abrasives se fait axialement sans perte de charge en profitant de la vitesse initiale du mélange. D'autre part, l'angle entre l'axe de la canalisation d'amenée du mélange air-particules abrasives et l'axe du jet d'eau est faible (inférieure à 15°). On élimine ainsi les risques de bouchage. En outre, l'arrivée axiale du mélange air-solides permet d'utiliser une alimentation forcée par air comprimé qui augmente les possiblités de transport des particules abrasives ainsi que la vitesse d'éjection du mélange air-eau-particules solides final.

[0032] La buse de sablage de l'invention décrite en référence aux figures a été conçue de manière à éviter au maximum les risques de bouchage. Ceux-ci sont particulièrement importants lorsque l'abrasif solide utilisé est un abrasif soluble tel que le trioxyde de bore B₂O₃, ce qui est particulièrement intéressant en décontamination radio-active.

[0033] En effet, dans le cas des procédés de sablage connus, les particules abrasives se mêlent aux particules contaminées provenant de la couche mince qui existe sur la partie contaminée. Cela a pour conséquence d'augmenter le coût du conditionnement et du stockage de ces effluents.

[0034] Quand, selon le procédé de mise en oeuvre d'une buse de sablage de l'invention, on utilise un abrasif soluble dans l'eau, les particules abrasives se présentent sous forme solide pendant l'opération de sablage, ce qui leur permet de remplir leur rôle d'abrasif. Elles se dissolvent ensuite dans l'eau. Ceci permet de séparer par filtrage d'un côté les particules métalliques provenant de l'enlèvement de la couche contaminée et d'autre part l'eau contenant les particules d'abrasif qui ont été dissoutes. Les particules solides, métalliques ou autres, sont traitées puis conditionnées et stockées. Les effluents sont traités avant leur rejet par un éventuel recyclage.

[0035] Enfin, on estime que la nature hydrophile des particules abrasives utilisées joue un rôle important pour le bon fonctionnement d'une buse de sablage conforme à l'invention. En effet, il semble que les particules s'entourent de fines gouttelettes d'eau qui, en combinaison avec la forme particulière de la buse mentionnée précédemment, conduisent à l'absence d'usure de l'organe de sortie 26 qui a pu être observée au terme des essais qui ont été réalisés.

Revendications

1. Buse de sablage, notamment pour la décontamination de pièces radioactives au moyen d'un jet formé d'un mélange d'eau et de particules abrasives, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'entrée (18, 118) de type connu, apte à engendrer un seul jet d'eau plat, d'angle d'ouverture a dans le plan du jet, à l'intérieur d'une chambre à dépression (6, 8, 9), un organe de sortie (26, 126) présentant dans des plans perpendiculaires au jet plat, deux parois latérales divergentes (26b) sensiblement d'ouverture a et, de part et d'autre du jet plat, deux parois convergentes (26c) formant un angle β, ledit organe de sortie faisant partie intégrante de la chambre à dépression, et la combinaison des angles α et β et de la section de l'orifice de sortie étant définie pour qu'il se produise dans la chambre une dépression suffisante entraînant les particules abrasives et les orientant de telle manière que le bombardement des parois et de l'organe de sortie soit inexistant lorsque la régularité des grains d'abrasifs est constante.

2. Procédé de mise en oeuvre d'une buse de sablage pour la décontamination radio-active au moyen d'un jet formé d'un mélange d'eau et de particules abrasives, caractérisé en ce que lesdites particules abrasives sont solubles dans l'eau.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites particules abrasives sont en trioxyde de bore.

4. Buse de sablage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite canalisation d'entrée est d'axe parallèle à l'axe dudit dispositif d'entrée et en ce qu'elle est raccordée à la chambre à dépression dudit dispositif d'entrée par un coude.

5. Buse de sablage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite canalisation d'entrée est d"axe incliné sur le plan du jet d'eau plat engendré par le dispositif d'entrée et en ce que parmi les deux parois convergentes de l'organe de sortie l'une est sensiblement parallèle à l'axe de la canalisation d'entrée et l'autre sensiblement parallèle au jet d'eau plat.

Dessins