CH449807A - Procédé de découpage électrolytique et installation pour l'exécution de ce procédé - Google Patents

Description

  Procédé de découpage     électrolytique    et installation     pour        l'exécution    de ce procédé    L'invention     concerne    un     procédé    de découpage     élec-          trolytique,        selon        lequel    on dispose un     électrolyte        fort          entre        une        électrode        et    la     pièce    à découper et on conduit  un     courant    électrique de :

  la pièce vers l'électrode.  



  Dans les     procédés    connus, de     l'espèce,    on imprime  à l'électrode un     mouvement    par rapport à     la        pièce.     Selon un procédé connu, l'électrode consiste en un dis  que     rotatif    ;     l'électrolyte        s'écoule    alors le long     des    deux       parois    de ce     disque.    Selon un     autre    procédé, l'électrode  consiste en un fil qui est plongé dans     l'électrolyte    et  est soumis à un mouvement .de va-et-vient.  



       L'expérience    a     démontré    que ces     procédés        connus,     selon lesquels l'électrode est en mouvement, sont     diffi-          cHement        commandables    à distance, de     telle        sorte    qu'il  est     notamment    difficile d'exécuter le     procédé    derrière  un     écran    biologique de béton ou d'eau.  



  L'invention     réalise    un     procédé    selon     lequel        aucune     partie     mobile    n'est     utilisée.    Ce     procédé        conforme    à l'in  vention peut ainsi être commandé plus     aisément    à dis  tance.  



  A cet     effet,    on     projette        l'électrolyte    d'une     électrode     fixe vers la     pièce.     



  D'une façon     avantageuse,    on     projette        l'électrolyte     sous forme de petits     jets.     



  De préférence, les petits jets ont     une    section qui est,  au     plus,    de     l'ordre    de     quelques    dixièmes de     millimètre.     Dans une forme de     réalisation        particulière    de l'in  vention, on     capte        l'électrolyte,    projeté sur la     pièce    à  découper,     et    on utilise     l'électrolyte        capté        afin    de le pro  jeter à nouveau sur la pièce à     découper.     



  Dans une forme de réalisation préférée :de l'inven  tion, on     refroidit    l'électrolyte     capté        jusqu'à    :une     tempé-          rature    constante     prescrite,    avant de le     réutiliser    en vue  d'une     nouvelle    opération de     projection.     



       Dans    une     forme    :de     réalisation        avantageuse    de l'in  vention,     selon        laquelle        l'électrolyte    est à     base    de     HNOs,            NaCI    ou     NaOH,    on     refroidit        l'électrolyte        capté    jusqu'à  ce qu'il ait, à l'entrée de la cathode, une température  de 50 à     75o    C.  



  Dans une forme de     réalisation        avantageuse    de     l'in-          vention,    on     utilise        comme    électrolyte fort un acide fort  et on conduit le courant électrique de la pièce à     décolu-          per        constituant        l'anode    vers     l'électrolyte        précité    cons  tituant     la    cathode.  



  Dans une forme de réalisation très     avantageuse    de       l'invention,    on exécute le     procédé    dans un espace qui  est     maintenu    à une pression qui est supérieure à la pres  sion     atmosphérique    et qui est entourée     -d'un        écran    d'eau.  



  L'invention ne concerne pas     seulement    le     procédé     décrit ci-dessus, mais également une installation pour       l'exécution    de     ce        procédé.     



  Dans cet esprit,     l'invention        concerne    une installa  tion de     découpage    électrolytique qui comporte un réser  voir pour     l'électrolyte,    une électrode et un     appareillage          électrique        permettant        d'établir    une     tension        continue     entre l'électrode et la     pièce    à     découper.     



  L'installation a pour objet de rendre possible le  découpage électrolytique sans devoir faire usage de par  ties     mobiles,    de telle sorte que ce découpage puisse se  faire à distance, par exemple derrière un écran biolo  gique.  



  A cet     effet,    l'électrode a la     forme    d'un jeu d'aiguil  les creuses, dirigées vers la pièce à découper, un moyen  étant prévu pour injecter sous pression de     l'électrolyte     dans les     aiguilles    à partir du réservoir.  



  D'une manière avantageuse, l'installation comporte,  sous les aiguilles, un réservoir de captation qui est relié  au réservoir précité.  



  Dans une forme de réalisation avantageuse de l'in  vention, des moyens sont prévus pour raccorder her  métiquement le réservoir de captation à la pièce à décou  per.      Dans une forme de réalisation particulière de l'in..       vention,    les aiguilles sont subdivisées en groupes qui  entourent, ensemble. la pièce à découper.  



  Dans une forme de réalisation préférée de l'inven  tion, la distance entre les aiguilles et la pièce à décou  per est pratiquement la même pour chaque aiguille.  



  Dans une forme de réalisation remarquable de l'in  vention, des moyens sont prévus pour maintenir les  extrémités des aiguilles à une distance de la pièce à  découper. Ces moyens consistent, par exemple, en pla  ques de matière électriquement isolante qui entourent  les aiguilles et dépassent les extrémités des aiguilles.  du côté de la pièce à découper.  



  Dans une forme très particulière de l'invention, le  moyen destiné à injecter sous pression l'électrolyte à  partir du réservoir dans les aiguilles consiste en une  pompe qui se raccorde au réservoir par le côté aspira  tion et qui débouche par le côté refoulement dans les  extrémités des aiguilles qui sont situées du côté opposé  à la pièce à découper.  



  Dans une forme très particulière de l'invention, les  aiguilles se raccordent à une pièce de partage, qui est  alimentée par un tuyau extérieur, qui est alimenté par  la pompe et le réservoir de captation et raccordé à un  tuyau intérieur qui conduit ensuite au réservoir à par  tir duquel est alimenté la pompe.  



  Dans une forme de réalisation très remarquable de  l'invention, le réservoir de captation consiste en une  paroi cylindrique qui entoure la pièce à découper, les  aiguilles et les tuyaux précités et à laquelle se raccorde  un fond dans lequel est ménagé un passage pour la pièce  à découper. passage qui est équipé d'un rebord d'étan  chéité hermétique.  



  Dans une forme de réalisation particulièrement avan  tageuse de l'invention, les aiguilles sont montées sur un  bâti qui est appliqué de manière élastique en direction  de la pièce à découper.  



  La description qui sera donnée ci-après concerne  un procédé de découpage électrolytique et une instal  lation pour l'exécution de ce procédé. Cette description  n'est donnée qu'à titre d'exemple ; les notations de réfé  rence concernent les dessins ci-annexés.  



  La     fig.    1 est une représentation schématique de  l'installation pour le découpage électrolytique selon l'in  vention.  



  La     fig.    2 reprend, à une plus grande échelle et en  coupe verticale, une partie de ce qui est représenté à  la     fig.    1.  



  La     fig.    3 représente une coupe verticale, maintenue  partiellement schématique, d'une installation pour le  découpage électrolytique selon l'invention.  



  La     fig.    4 représente également une coupe, maintenue  partiellement schématique, selon la ligne IV-IV de la       fig.    3.  



  La     fig.    5 représente une coupe analogue à celle selon  la fi-. 4, mais concernant une variante.  



  La     fig.    6 reprend, à une plus grande échelle, une  partie de ce qui est représenté à la     fig.    3.  



  La     fig.    7 reprend, à une plus grande échelle, une  partie de ce qui est représenté à la     fig.    4.  



  Dans les diverses figures les mêmes notations de  référence concernent des éléments identiques.  



  Le procédé qui est appliqué à l'aide de l'installation  représentée schématiquement à la     fig.    1 concerne le  découpage de pièces, en particulier de combustibles    nucléaires. Ces pièces sont généralement en forme de  barre ou de tuyau. Aux figures, on a représenté par la  référence 1 une paroi d'une pièce en forme de tuyau  devant être découpée. Un électrolyte fort, 14, par exem  ple 8M     HNO.,    est projeté sous forme de petits jets fins.  ayant par exemple une section de l'ordre de quelques  dixièmes de millimètre, contre la pièce à découper 1.  L'électrolyte 14 est pompé hors du réservoir 2, par le  conduit 3 vers la pompe 4 et de là par le conduit 5  vers les aiguilles creuses 11.

   Les aiguilles creuses 11  sont reliées au conduit 5, ainsi qu'il résultera de la des  cription de particularités, en particulier en ce qui con  cerne les     fig.    6 et 7. Le conduit 5, et par conséquent  les aiguilles 11, sont raccordés à la borne négative 6  de l'appareillage électrique, de telle sorte que les aiguil  les font office de cathode. La pièce à découper 1 est  raccordée à la borne positive 7 de l'appareillage élec  trique. de telle sorte que la pièce à découper, elle-même,  fait office d'anode.  



       L'électrolyte    qui est injecté, au travers des aiguilles  11, sur la pièce 1, est capté dans le réservoir de capta  tion 8, qui est relié par le conduit 10 au réservoir 2.  Le réservoir de     captation    8 se raccorde de manière  étroite à la pièce à découper 1 et l'élément 9 forme. le  long du bord du réservoir de captation 8, un moyen  d'étanchéité convenable, de telle sorte qu'aucun élec  trolyte ne peut s'écouler le long de la pièce 1 à côté  du réservoir de captation 8.  



  L'électrolyte circule dans le sens des flèches 15, et  provoque. par conséquent. un mouvement des aiguil  les 11, formant la cathode. en direction de la pièce 1,  formant l'anode. L'électrolyte circule donc en sens  opposé à celui du courant électrique. Il y a lieu de  remarquer que l'installation ne comporte aucune pièce  mobile. Le découpage est réalisé par la solution anodi  que dans l'épaisseur d'une mince couche de métal à  découper,     ceci    sous l'action simultanée d'une série de  petits jets d'électrolyte     fort,    qui proviennent d'un jeu  d'aiguilles métalliques creuses qui forment la cathode.  Ces aiguilles sont situées dans un même plan et entou  rent la pièce à découper.

   La pompe 5 a une pression  qui est généralement de l'ordre de 5 à 15     kg!cm2    à hau  teur du raccord du conduit 5 aux aiguilles creuses 11.  En appliquant une telle pression, on obtient encore des  petits jets très convenables à l'aide d'aiguilles 11 qui  ont un diamètre intérieur de l'ordre de quelques dixiè  mes de millimètre. Les aiguilles peuvent, par exemple,  avoir un diamètre extérieur d'environ     lmm    et un dia  mètre intérieur d'environ 0,3 mm. Grâce au fait que  les petits jets sont très fins, on ne dissout dans l'élec  trolyte, lors du découpage, qu'une petite quantité de  matériau appartenant à la pièce à découper; ceci cons  titue un avantage important lorsque la pièce à découper  est faite d'un métal radioactif ou de métaux nobles.  



  L'électrolyte a le temps de refroidir dans le réser  voir 2, jusqu'à une température constante prescrite, et  l'électrolyte qui y refroidit retourne dans le circuit,  attendu que la pompe 4 pompe de l'électrolyte dans  le réservoir 2 et le chasse par le conduit 5 vers les aiguil  les 11. Un refroidissement jusqu'à une température  constante est nécessaire, parce que l'électrolyte s'échauffe  par effet Joule et parce que le pouvoir conducteur aug  mente en fonction de la température. Un découpage  convenable n'est possible que lorsque le courant élec  trolytique est maintenu à une valeur relativement cons  tante, de telle sorte qu'on doit également maintenir cons  tante la température.      Le refroidissement à appliquer et la température  constante à atteindre dépendent de la nature de l'élec  trolyte appliqué.

   Si l'électrolyte est à base de HNO3,  NaCl ou de NaOH, on applique un refroidissement tel  que la température de l'électrolyte est de l'ordre de  grandeur de 50 à     751,    C, à hauteur de l'entrée de l'élec  trolyte dans la cathode. c'est-à-dire dans le conduit 5.  



  Vu qu'il n'existe aucune partie mobile, le procédé  peut aisément être dirigé à distance, derrière un écran  biologique constitué, par exemple, par de l'eau 16. Ceci  résulte particulièrement des fig. 3 à 7 incluses. Le pro  cédé ne provoque pas de particules radioactives, qui  pourraient être une cause de contamination radioactive,  attendu que le matériel qui se libère lors du découpage  est dissous dans l'électrolyte. Lorsque la pièce à décou  per consiste en acier inoxydable et que l'électrolyte con  siste en 8M HNO3 , les Fe... et les Ni + + + qui sont libérés  à l'anode de la pièce 1 seront repris par la solution élec  trolytique et il se formera à la cathode des vapeurs con  tenant du N02.

   Attendu que, toutefois, l'électrolyte cir  cule continuellement, la concentration     d'électrolyte    à  hauteur de la surface attaquée sur la pièce 1 demeu  rera constante et les vapeurs contenant du NO, ainsi  que les ions formés seront entraînés par l'électrolyte,  de telle sorte qu'un phénomène de polarisation     n'apppa-          rait    pas.  



  On doit évidemment éviter que les aiguilles creuses  11, formant cathodes, ne viennent directement en con  tact avec la pièce 1 formant anode. Pour cette raison,  les aiguilles creuses 11 sont maintenues entre les pla  ques électriquement isolantes 12 et 13. Ces plaques 12  et 13 ont une forme qui se raccorde rigoureusement  à celle de la pièce à découper. Ceci résulte principale  ment des     fig,    4 et 5, qui concernent un tuyau devant  être découpé et ayant une section circulaire ou carrée.  Les aiguilles creuses demeurent à une distance de la  pièce à découper qui peut demeurer relativement petite  et qui, pour chaque aiguille, est de préférence la même.  Cette distance est, par exemple, de l'ordre d'un dixième  de millimètre.

   Dans le cas d'une telle courte distance,  l'écoulement se fait de façon laminaire entre les aiguil  les 11 formant cathode et la pièce 1 formant anode.  



  Il est très important que l'écoulement soit laminaire  parce qu'un écoulement turbulent peut avoir une dis  persion de l'électrolyte pour conséquence, ce qui pro  voque alors plusieurs vitesses de dissolution et donc un  découpage irrégulier. Les plaques 12 et 13 doivent natu  rellement être fabriquées en un matériau qui n'est pas  attaqué par l'électrolyte. Lorsqu'on utilise de l'acide  nitrique fort. comme électrolyte, les plaques sont fabri  quées en     teflon,    par exemple.  



  L'électrolyte 14 peut être amené aux aiguilles creu  ses 11 par un tuyau extérieur 5 qui débouche dans une  pièce de partage 17. La pièce de     partage    17 conduit  l'électrolyte provenant du tuyau 5 vers les aiguilles creu  ses 11 et forme, par la même     occasion,    la liaison élec  trique entre ces aiguilles 11 et le conduit raccordé à la  borne négative de l'appareillage électrique. Des anneaux  19, qui sont montés fixes sur la paroi extérieure de la       pièce    de partage 17, sont disposés autour des barres  18 qui sont fixes par rapport au réservoir de captation  8. Des ressorts 20 appuient la pièce de partage 17, et  par conséquent les aiguilles creuses 11, en direction de  la pièce à découper 1.  



  L'électrolyte, qui est projeté hors des aiguilles creu  ses 11 contre la pièce à découper 1, tombe dans le réser-    voir de captation 8 et pénètre de là dans le conduit d'éva  cuation 10. Dans les formes d'exécution selon les     fig.     3 à 7, l'électrolyte du réservoir de captation 8 monte  par le conduit d'évacuation 10, qui relie le réservoir  de captation 8 au réservoir 2, parce qu'il règne dans  le réservoir de captation 8 une pression supérieure à  la pression atmosphérique. De l'air comprimé pouvant  provoquer, à l'intérieur du réservoir de captation 8, une  pression supérieure à la pression atmosphérique, peut  être amené par le tuyau 7 dans lequel doivent évidem  ment être ménagés des orifices.

   Ce tuyau 7 constitue  le raccord entre la borne positive de l'appareillage élec  trique et la pièce à découper 1.  



  Ainsi qu'il résulte des     fig.    4 et 5, les aiguilles sont  subdivisées en deux groupes qui se trouvent dans un  même plan et sont appuyées. de deux différents, contre  la pièce à découper 1.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de découpage électrolytique, selon lequel on dispose un électrolyte fort entre une électrode et la pièce à découper et on conduit un courant électrique de la pièce vers l'électrode, caractérisé en ce qu'on pro jette l'électrolyte d'une électrode fixe vers la pièce. II. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comportant un réservoir pour l'électrolyte, une électrode et un appareillage électri que pour établir une tension continue entre l'électrode et la pièce à découper, caractérisée en ce que l'élec trode a la forme d'un jeu d'aiguilles creuses, dirigées vers la pièce à découper, un moyen étant prévu pour injecter sous pression de l'électrolyte dans les aiguilles à partir du réservoir.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on projette l'électrolyte sous forme de petits jets. 2. Procédé selon la sous-revendication 1, caracté risé en ce que les petits jets ont une section qui est, au plus, de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre. 3. Procédé selon la sous-revendication 1, caracté risé en ce que les petits jets se trouvent sur une surface. 4. Procédé selon la sous-revendication 3, caracté risé en ce que les petits jets se trouvent dans un plan. 5. Procédé selon la sous-revendication 4, caracté risé en ce qu'on capte l'électrolyte, projeté sur la pièce à découper, et en ce qu'on utilise l'électrolyte capté afin de la projeter à nouveau sur la pièce à découper. 6.

   Procédé selon la sous-revendication 5, caracté risé en ce qu'on refroidit l'électrolyte capté, avant de le réutiliser en vue d'une nouvelle opération de pro-. jection, et cela jusqu'à une température constante pres crite. 7. Procédé selon la sous-revendication 6, selon lequel l'électrolyte est à base de HNO, NaCI ou NaOH. caractérisé en ce qu'on refroidit l'électrolyte capté jus qu'à ce qu'il ait, à l'entrée dans la cathode, une tem pérature de l'ordre de 50 à 75 C. 8.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on utilise comme électrolyte fort un acide fort et en ce qu'on conduit le courant électrique de la pièce à découper constituant l'anode vers l'électrolyte pré cité constituant la cathode. 9. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le procédé est exécuté dans un espace qui est maintenu à une pression qui est supérieure à la pres sion atmosphérique et qui est entourée d'un écran d'eau. 10. Installation selon la revendication II, caracté risée en ce qu'elle comporte, sous les aiguilles, un réser voir de captation qui est relié au réservoir précité. 11.

   Installation selon la sous-revendication 10, carac térisée en ce que des moyens sont prévus pour raccor der hermétiquement le réservoir de captation à la pièce à découper. 12. Installation selon la revendication II, caracté risée en ce que les aiguilles sont subdivisées en groupes qui entourent, ensemble, la pièce à découper. 13. Installation selon la revendication II, caracté risée en ce que des moyens sont prévus pour maintenir les extrémités des aiguilles à une distance de la pièce à découper. 14. Installation selon la sous-revendication 13, carac térisée en ce que les moyens consistent en plaques de matière électriquement isolante qui entourent les aiguil les et dépassent les extrémités des aiguilles du côté de la pièce à découper. 15.

   Installation selon la revendication II, caracté risée en ce que le moyen destiné à injecter sous pres sion l'électrolyte à partir du réservoir dans les aiguil les consiste en une pompe qui se raccorde au réser voir par le côté aspiration et qui débouche par le côté refoulement dans les extrémités des aiguilles qui sont situées du côté opposé à la pièce à découper. 16. Installation selon la revendication II, caracté risée en ce que les aiguilles se raccordent à une pièce de partage qui est alimentée par un tuyau extérieur qui est alimenté par la pompe et en ce que le réservoir de captation est raccordé à un tuyau intérieur qui con duit ensuite le réservoir à partir duquel est alimentée la pompe. 17.

   Installation selon la sous-revendication 16, carac térisée en ce que le réservoir de captation consiste en une paroi cylindrique qui entoure la pièce à découper, les aiguilles et les tuyaux précités et à laquelle se rac corde un fond dans lequel est ménagé un passage pour la pièce à découper, passage qui est équipé d'un rebord d'étanchéité hermétique. 18. Installation selon la revendication II, caracté risée en ce qu'elle est entourée par un écran biologi que. 19. Installation selon la sous-revendication 18, carac térisée en ce que cet écran biologique est un écran d'eau. 20. Installation selon les sous-revendications 17 et 19, caractérisée en ce que le réservoir de captation est entouré par l'eau formant écran. 21.

   Installation selon la sous-revendication 20, carac térisée en ce que des moyens sont prévus pour provo quer dans l'espace à l'intérieur du réservoir de capta tion une pression plus élevée que la pression atmo sphérique. 22. Installation selon la sous-revendication 21, carac térisée en ce qu'elle comporte un moyen pour l'admis sion d'air comprimé via une conduite qui relie l'appa reillage électrique à la pièce à découper. 23. Installation selon la revendication II, caracté risée en ce que les aiguilles sont montées sur un bâti qui est appliqué de manière élastique en direction de la pièce à découper.