L'invention concerne un dispositif de surfaçage destiné à rendre sensiblement plane la surface supérieure d'un matériau visqueux contenu dans un récipient et un procédé de surfaçage utilisant un tel dispositif.

Le terme surfaçage concerne l'opération consistant à rendre plane la surface d'un matériau visqueux tel que du béton ou du ciment.

Selon l'art antérieur, une opération de surfaçage est réalisée manuellement avec un outil présentant une surface plane (une règle ou une truelle de maçon), cet outil étant déplacé horizontalement et sensiblement parallèlement à la surface à lisser par l'opérateur, la surface plane, par exemple la tranche de l'outil, pénétrant de quelques millimètres à l'intérieur de la matière pour"niveler"la surface supérieure du matériau visqueux afin de l'aplanir. L'opérateur imprime à l'outil un mouvement, laissé à son appréciation, qui peut tre circulaire, linéaire ou quelconque.

Cette opération manuelle de surfaçage n'est dont pas strictement reproductible, donne des résultats très inégaux dont la qualité est le plus souvent liée à l'expérience de l'opérateur. En outre, une telle opération n'est pas réalisable au sein d'un environnement hostile ne permettant pas la présence d'un opérateur, en particulier dans le cas d'un environnement radioactif.

La présente invention a pour objectif de résoudre les incon- vénients de l'art antérieur en fournissant un dispositif permettant d'automatiser l'opération de surfaçage afin de rendre cette opération reproductible et réalisable sans l'intervention d'un opérateur à proximité du récipient.

Cet objectif est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif de surfaçage destiné à rendre sensiblement plane la surface supérieure d'un matériau visqueux contenu dans un récipient présentant un fond et une paroi latérale verticale cylindrique dont le bord supérieur délimite une ouverture circulaire, caractérisé en ce qu'il comprend :

-un ensemble mobile destiné à tre placé dans une position opérationnelle vis-à-vis dudit récipient, dans laquelle ledit ensemble est au-dessus de ladite ouverture, -des premiers moyens moteurs et un premier système de guidage, assurant un mouvement de translation verticale dudit ensemble par- rapport audit carter, et -des deuxièmes moyens moteurs à vitesse variable et un deuxième système de guidage, assurant un mouvement de rotation d'un sous- ensemble mobile appartenant audit ensemble, ledit sous-ensemble comportant : un arbre vertical, coaxial avec ladite paroi latérale cylindrique dans ladite position opérationnelle dudit ensemble, la partie supérieure dudit arbre étant solidaire desdits deuxième moyens moteurs, et une règle reliée à la partie inférieure dudit arbre, de longueur sensiblement égale au rayon de ladite ouverture et ayant une surface inférieure présentant une portion longitudinale horizontale destinée à niveler la surface supérieure du matériau visqueux, ladite règle pénétrant dans ladite ouverture et dans ledit matériau visqueux lors d'une première phase d'activation des premiers moyens moteurs entraînant la descente dudit ensemble, ladite règle étant mise en rotation lors d'une deuxième phase d'activation des premiers moyens moteurs entraînant la remontée dudit ensemble.

Ainsi on comprend que, grâce aux premiers moyens moteurs, il est possible de réaliser la montée ou la descente de la majeure partie du dispositif, incluant la règle constituant l'outil de surfaçage, et que, grâce aux deuxièmes moyens moteurs à vitesse variable, il est possible de mettre en rotation la règle et la partie du dispositif qui lui est solidaire afin d'effectuer de manière automatique un mouvement circulaire réalisant le lissage.

De plus, la combinaison du mouvement de remontée et de rotation de la règle, pendant la deuxième phase, permet de réaliser le surfaçage par le passage en plusieurs fois, et à des hauteurs régulièrement croissantes, de la règle en chaque endroit de la surface supérieure de la matière visqueuse de sorte que lorsque la règle n'est plus en contact avec la surface, toute la matière a été régulièrement

répartie sans qu'il soit nécessaire de retirer un surplus de matière, et par-là mme, de nettoyer des éventuelles éclaboussures.

Selon une avantageuse disposition, le dit sous-ensemble comporte, en outre, un bras fixé à ladite partie inférieure de l'arbre et s'étendant diamétralement au-dessus de ladite ouverture dans ladite- position opérationnelle, une partie d'extrémité du bras étant reliée à ladite règle et l'autre partie d'extrémité étant reliée à un système d'équilibrage assurant l'horizontalité de la portion longitudinale de la surface inférieure de ladite règle.

Selon une autre configuration particulièrement avantageuse, ledit sous-ensemble comporte, en outre, un système vibratoire relié à ladite règle, afin d'ajouter un mouvement d'oscillations verticales à ladite règle pendant sa rotation, et un système d'amortissement placé entre ledit bras et ladite règle et évitant la transmission de vibrations résultant des oscillations de la règle au reste dudit dispositif.

Dans ce cas, de manière préférentielle, ledit système vibratoire comprend un vibrateur pneumatique solidaire de ladite règle et alimenté par un circuit d'air comprimé comportant une source en air comprimé, un tube d'alimentation coudé présentant un tronçon amont, de préférence vertical, relié à ladite source, un raccord tournant reliant le tronçon aval dudit tube à la partie supérieure dudit arbre, un canal longitudinal traversant de part en part ledit arbre et un tube flexible reliant l'extrémité inférieure dudit canal audit vibrateur et ledit système d'amortissement présente des plots élastiques.

La présente invention se rapporte également au procédé de surfaçage utilisant le dispositif défini précédemment et caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : -on positionne ledit dispositif de façon à placer ledit ensemble dans sa position opérationnelle au dessus de l'ouverture dudit récipient, l'arbre étant coaxial avec ledit récipient, la règle étant au-dessus d'un rayon de ladite ouverture, -on réalise une première phase pendant laquelle on active lesdits premiers moyens moteurs pour faire descendre ledit ensemble jusqu'à ce que ladite portion longitudinale de la règle ait pénétré dans ledit matériau visqueux, et

-on réalise une deuxième phase pendant laquelle on active lesdits deuxièmes moyens moteurs pour mettre en rotation ladite règle et pendant laquelle on active lesdits premiers moyens moteurs pour faire monter ledit ensemble au moins jusqu'à ce que ladite portion longitudinale de la règle soit sortie du matériau visqueux.

De façon particulièrement avantageuse, la deuxième phase est une phase pendant laquelle dans un premier temps, on active lesdits deuxièmes moyens moteurs pour mettre en rotation ladite règle selon une première vitesse de rotation puis, dans un deuxième temps, on active lesdits deuxièmes moyens moteurs pour faire tourner ladite règle selon une deuxième vitesse de rotation, inférieure à ladite première vitesse de rotation.

La présente invention se rapporte également à l'utilisation du dispositif de surfaçage du type précité pour un récipient, de préférence en béton, qui contient ledit matériau visqueux, de préférence du béton, et au moins un étui renfermant des déchets contaminés en vue du stockage ultérieur de longue durée et en ce que ledit matériau visqueux a été coulé dans ledit récipient pendant la phase vibratoire d'une table vibrante à accélération verticale sur laquelle ledit récipient est retenu.

L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description d'un mode de réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple.

Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif.

Il sera fait référence aux dessins annexés, dans : -la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un récipient contenant un matériau visqueux dont la surface supérieure doit tre lissée ; -la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de surfaçage selon la présente invention positionné au- dessus du récipient de la figure 1 ; -la figure 3 est une vue en élévation de la règle de surfaçage telle qu'elle serait visible depuis l'arrière de la feuille de la figure 2 ; -la figure 4 est une vue de dessus de la règle de la figure ;

-la figure 5 est une vue de la règle selon la direction V-V de la figure 4 ; et, -la figure 6 est une vue en coupe selon la direction VI-VI de la règle selon la figure 4.

Le mode de réalisation illustré concerne l'utilisation du- dispositif de surfaçage qui sera décrit ci-après pour un récipient utilisé dans l'industrie nucléaire, afin de conditionner des déchets technologiques contaminés par enrobage dans du béton fibre. Les déchets en question sont d'abord placés dans des étuis 10 conçus spécifiquement qui sont empilés à l'intérieur d'un conteneur ou récipient cylindrique 12, de préférence réalisé lui-mme en béton fibre.

Les étuis 10 sont noyés à l'intérieur d'une masse d'un matériau très visqueux 14, de préférence de béton fibre, qui a été précédemment coulée à l'intérieur du récipient jusqu'à un niveau affleurant presque le bord supérieur 12c du récipient 12.

Le récipient 12, formé d'une paroi de fond 12a et d'une paroi latérale cylindrique 12b, repose, par la face inférieure 12d de la paroi de fond 12a, sur un support dont la planéité est au moins du mme niveau de qualité que celle de la face 12d.

Après la coulée du béton, le niveau supérieur 14a de celui- ci est situé à quelques centimètres au plus en dessous du bord libre supérieur annulaire 12c du récipient 12.

Pour cette application, le béton doit présenter un état de surface parfait à sa surface 14a afin de permettre la superposition par empilage d'une série de récipients 12 qui garantisse l'absence d'un quelconque défaut ou endommagement de la surface 14a du béton lorsque celui-ci est sec. En effet un tel défaut serait susceptible de compromettre l'étanchéité à long terme du récipient 12, son stockage étant prévu pour plusieurs centaines d'années.

Après solidification complète du béton, c'est la surface supérieure 14a de ce béton 14 qui constitue la surface supérieure du récipient, aucun autre couvercle n'étant nécessaire. Ainsi, si cette surface supérieure 14a présente des aspérités ou des irrégularités de surface, ces dernières risquent d'entraîner des phénomènes de fissuration, par exemple suite à une infiltration de liquide.

Pour réaliser le surfaçage de cette surface 14a, un surfaçage manuel est exclu du fait de la radioactivité des déchets enfermés dans les étuis 10, de sorte que cette opération doit pouvoir tre effectuée automatiquement avec une commande à distance.

Préalablement à l'étape de surfaçage, la coulée du béton 14 à l'intérieur du récipient 12 s'effectue alors que le récipient 12 est assujetti à une table vibrante afin d'éviter toute bulle d'air à l'intérieur du béton. Si, après le remplissage, il est jugé qu'une quantité de béton excédentaire est présente dans le récipient 12, il est prévu alors que, précédemment à l'opération de surfaçage, le récipient 12 passe au niveau d'un poste de raclage qui permet d'enlever le surplus de béton, c'est-à-dire à peu près tout le béton qui dépasse au-delà du bord supérieur 12c du récipient 12.

On se reportera maintenant à la figure 2 illustrant de façon schématique le dispositif de surfaçage 20 selon la présente invention, placé dans sa position opérationnelle au-dessus du récipient 12.

Le dispositif de surfaçage 20 présente une partie supérieure 20a correspondant à l'ensemble des éléments de motorisation et de guidage, avantageusement commandés à distance, et qui permettent de réaliser simultanément ou successivement un mouvement de translation verticale et un mouvement de rotation comme il sera décrit ci-après. La partie inférieure 20b du dispositif 20 comprend tous les éléments permettant à la règle d'tre correctement positionnée et d'avoir le mouvement le plus approprié pour obtenir, après surfaçage, un état de surface le plus plan possible, c'est-à-dire une surface supérieure 14a du béton la plus lisse possible.

Le principe de fonctionnement est le suivant : une règle 22 est placée au-dessus du récipient 12 en regard d'un rayon de son ouverture 12e, la règle ayant une longueur sensiblement égale au rayon intérieur du récipient 12 et ayant un profil spécifique qui sera décrit plus loin. La règle 22 est mise en rotation autour de l'axe Z du récipient 12 tandis que la surface inférieure de la règle est située à quelques millimètres sous la surface 14a du béton de manière à répartir la quantité de béton située au-dessus de ce niveau. Selon le principe du présent dispositif, tandis que la règle 22 est en rotation, celle-ci est remontée verticalement progressivement jusqu'à sortir

complètement du béton afin d'obtenir une surface 14a'plane. De manière préférentielle, la remontée de la règle s'effectue en deux temps (ébauche et finition) correspondant respectivement à deux vitesses de rotation successivement rapide (vitesse de travail) et lente (vitesse de finition).

Pour permettre ces deux mouvements de la règle 22, le dispositif 20 comprend un ensemble d'éléments formant un ensemble mobile en translation verticale, une partie de cet ensemble mobile 24 formant un sous-ensemble 26 qui est, en outre, mobile en rotation.

Comme on peut le voir sur la figure 2, le dispositif 20 comprend, en outre, un carter 28 présentant une partie basse ouverte, disposé de manière fixe essentiellement au-dessus de l'ouverture 12e du récipient 12 dans ladite position opérationnelle illustrée sur la figure 2. Dans ce carter 28 est logé au moins partiellement ledit ensemble mobile 24 muni d'un boîtier 30 mobile en translation verticale par rapport au carter 28 et logeant la partie supérieure du sous-ensemble 26. Le carter 28 et le boîtier 30 forment deux éléments creux mécano-soudes emboîtés l'un dans l'autre.

Afin de permettre le mouvement de translation verticale de l'ensemble mobile 24 par rapport au carter 28, le dispositif comprend des premiers moyens moteurs sous la forme d'un moteur pas-à-pas 32 monté en partie haute dudit carter 28 et ayant un arbre de sortie 34 vertical dont l'extrémité libre 34a est filetée et coopère avec la partie supérieure 30a du boîtier 30 formant écrou.

Le carter 28 est prolongé dans sa partie basse par une cloche 36 qui vient refermer, en la couvrant, l'ouverture 12e du récipient 12. Cette cloche 36 constitue ainsi la partie basse du carter formant couvercle du récipient 12, placée au-dessus de la règle 22 et comprenant un bord inférieur circulaire 36a relié à la paroi latérale 12b, des moyens d'étanchéité étant placés entre le bord inférieur 36a de cette partie basse 36 et ladite paroi latérale 12. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le bord inférieur 36a de la cloche 36 présente un diamètre égal à celui du bord supérieur 12c du récipient 12, l'étanchéité étant assurée par un joint d'écrasement annulaire plat 38 compressé entre les bords en regard de la cloche 36 et du récipient 12.

On prévoit, en outre, des moyens de centrage dudit carter 28 permettant de placer ce carter 28 en position opérationnelle par rapport au récipient 12 : des cales de centrage 40 assurent cette fonction.

Un premier système de guidage assure le mouvement de- translation verticale entre le carter 28 et l'ensemble mobile 24 grâce à la présence d'au moins un palier 42 placé entre la surface intérieure du carter 28 et la surface extérieure du boîtier 30. De préférence, comme illustré sur la figure 2, le dispositif 20 comprend deux paliers 42 situés respectivement en haut et en bas de la partie supérieure 20a du dispositif 20.

Afin d'éviter une quelconque rotation entre le boîtier 30 et le carter 28, une clavette 44 est montée entre ces derniers.

Ainsi, sous l'action du moteur pas-à-pas 32, la rotation de l'extrémité libre filetée 34a de l'arbre 34 entraîne la translation verticale du boîtier 30 et de tous les éléments qu'il contient et qui lui sont solidaires. C'est le cas de l'arbre 46 placé verticalement et de façon coaxiale à l'axe Z du récipient 12 dans la position opérationnelle du dispositif 20, la règle 22 étant reliée à la partie inférieure 46b de cet arbre 46 qui pénètre à l'intérieur de la cloche 36.

La partie supérieure 46a de l'arbre 46 est reliée à des moyens de mise en rotation comprenant des deuxièmes moyens moteurs, solidaires du boîtier 30, qui assurent, avec un deuxième système de guidage, un mouvement de rotation entre ledit sous-ensemble 26 et le boîtier 30, l'arbre 46 étant monté rotatif dans le boîtier 30.

Les deuxièmes moyens moteurs comprennent un ensemble moto-réducteur 48 composé d'un moteur entraînant un réducteur de vitesse d'axe vertical qui entraîne en rotation un pignon 50 d'axe vertical. Ce pignon 50 engrène avec une roue dentée 52 coaxiale avec ledit arbre 46 et fixée autour de la partie supérieure 46a de cet arbre 46.

Cette roue dentée 52 présente un nombre de dents qui aura été déterminé afin d'obtenir le rapport de réduction voulu entre la roue 52 et le pignon 50.

Afin de guider en rotation l'arbre 46, on prévoit un deuxième système de guidage comprenant au moins un roulement 54

placé entre ledit arbre 46 et ledit boîtier 30. Selon le mode de réalisation représenté, on a placé deux roulements 54, de préférence des roulements à rouleaux coniques, le long de l'arbre 46. Ces roulements 54 empchent tout mouvement latéral de l'arbre 46, et de tous les éléments qui lui sont rattachés et qui forment le sous- ensemble 26, par rapport au boîtier 30.

De manière avantageuse, le dispositif comprend, en outre, des moyens de détection de la position angulaire dudit sous-ensemble 26 par rapport au boîtier 30 grâce à une couronne de codage 56 fixée sur la roue 52 et portant, à deux hauteurs différentes, des bornes régulièrement réparties sur la circonférence de la couronne 56. Deux détecteurs de proximité inductifs 58 sont placés en regard de la couronne 56 afin de repérer éventuellement le passage d'une borne en regard de l'un des détecteurs 58. Les bornes et les détecteurs 58 forment un ensemble logique permettant de connaître à tout moment le nombre de tours effectués par l'arbre 46, c'est-à-dire par la règle 22.

Si l'on se reporte à la partie inférieure 20b du dispositif 20, la partie inférieure 46b de l'arbre est reliée à un bras 60 horizontal, l'arbre étant centré sur ce bras 60. Une première partie d'extrémité 60a (à gauche sur la figure 2) est reliée, via un système de support, à la règle 22 et la deuxième partie d'extrémité 60b du bras 60 (partie droite de la figure 2) est reliée à un système d'équilibrage sous la forme d'un contrepoids 62 destiné à garantir l'horizontalité du bras 60 afin de maintenir également horizontale la règle 22 sans créer de déséquilibre au niveau de la partie inférieure de l'arbre 46.

De façon avantageuse, le dispositif 20 comprend également un vibrateur pneumatique 64 destiné à imprimer à la règle 22 un mouvement d'oscillations verticales pendant sa rotation, ces oscillations permettant d'améliorer de façon considérable l'état de surface final du béton 14. Afin d'alimenter en air comprimé le vibrateur 64, depuis le haut de la partie supérieure 20a, on prévoit un circuit d'air comprimé qui arrive au niveau du dispositif 20 par un tube d'alimentation coudé 66 présentant un tronçon amont 66a vertical, en communication de fluide avec une source en air comprimé, traversant la paroi supérieure du carter 28 de façon

coulissante et formant une liaison pivot 68 avec la paroi supérieure du boîtier 30.

Le tronçon aval 66b du tube d'alimentation 66 est relié à un raccord tournant 70 placé de manière coaxiale au-dessus de la partie supérieure 46a de l'arbre 46 qui présente un canal longitudinal 46c- débouchant dans la partie basse 46b de l'arbre 46 au niveau d'un tube flexible 72 dont l'autre extrémité est reliée au vibrateur 64.

La règle 22 est fixée sous une plaque réglable 74 qui peut coulisser contre une plaque fixe 75, placée au-dessus de la plaque 74, grâce à une vis (non représentée), l'ensemble formant des moyens de réglage de la position radiale de la règle 22 par rapport à l'arbre 46.

Le vibrateur 64 est placé au-dessus de la plaque fixe 75 qui est reliée au bras 60 par quatre plots élastiques 76 formant un système d'amortissement destiné à atténuer la transmission des vibrations du vibrateur au reste des éléments du dispositif 20.

Avant de réaliser l'opération de surfaçage, on affine la position de la règle 22 afin que son extrémité radialement interne 22a soit centrée par rapport à l'ouverture 12e du récipient 12 c'est-à-dire coaxiale à l'axe Z. Cette extrémité radialement interne 22a est munie d'un ergot 78 ou pion placé coaxialement avec l'axe Z du récipient 12 dans la position opérationnelle du dispositif 20, cet ergot 78 faisant saillie vers le bas par rapport à la règle 22. Pendant la première phase de descente dudit ensemble, 1'ergot 78 forme une dépression à la surface supérieure 14a du béton, cette dépression étant progressivement comblée par le béton pendant la deuxième phase de remontée de ladite règle 22 de manière à pouvoir utiliser les résidus accumulés au centre de la surface en évitant ainsi la formation d'un picot central de matière qui serait inacceptable.

Concernant la forme de la règle 22, on se reportera plus particulièrement aux figures 3 à 5.

L'extrémité radialement externe 22b de la règle 22 est quant à elle munie d'un joint de matière élastomère 80 qui prolonge radialement la règle et qui est destinée à venir en contact avec la face interne de la paroi latérale 12b du récipient 12 pour éviter une remontée de matière à ce niveau.

La règle 22 présente une portion longitudinale horizontale 22c délimitée par un contour formant un tronçon d'un anneau présentant un rayon intérieur R2 et une largeur d'anneau e. Cette portion horizontale 22c est adjacente à et délimitée par une paroi verticale postérieure 22d.

La portion horizontale 22c est prolongée, en direction de la paroi antérieure 22e verticale, par une portion inclinée 22f, ascendante à partir de la portion horizontale 22c en direction de la paroi latérale de la règle 22 formant la paroi antérieure 22e pendant la rotation de la règle 22. Comme on peut le voir de façon plus précise sur la figure 3, le bord antérieur 22g de la portion inclinée 22f forme une ligne ascendante à partir de l'extrémité radialement interne 22a en direction de l'extrémité radialement externe 22b de la règle, ce bord antérieur 22g formant un arc de cercle de rayon Rl en projection horizontale (figure 4) et une ligne droite en projection verticale (figure 3). Le bord postérieur 22h de la portion inclinée 22f, adjacent à la portion horizontale 22c, forme un arc de cercle de rayon R2, R2 étant plus grand que RI.

Ainsi, si l'on se reporte à la figure 6, on s'aperçoit que la règle 22 présente une section transversale en forme de polygone à cinq côtés correspondant à un rectangle dont l'angle, entre la paroi antérieure 22e et la paroi horizontale 22c, est tronqué pour former la portion inclinée 22f.

Ainsi, pendant la rotation de la règle 22, dont le sens est indiqué par la flèche de la figure 4, le béton est entraîné du centre de la règle 22 vers sa périphérie de sorte que l'épaisseur du béton excédentaire se trouve rabattue et étalée progressivement, lors de la rotation de la règle, depuis le centre de la surface 14a vers la périphérie de la surface 14a.

Le profil très particulier de cet règle 22 a pour but d'homogénéiser les vitesses de défilement relatives entre le centre 22a et la périphérie 22b de la règle 22 par rapport au récipient 12.

Pendant la remontée de la règle 22, celle-ci tourne d'abord à une première vitesse de rotation de l'ensemble moto-réducteur 48, afin de réaliser l'ébauche de la surface 14a, puis on diminue la vitesse de rotation de la règle 22 avant que celle-ci ne soit sortie du béton

afin de réaliser une étape de finition sur plusieurs tours de rotation de la règle 22, toujours en rotation avec un mouvement ascendant, afin d'avoir de moins en moins de béton rabattu par la portion inclinée 22f, pour finalement arriver à une position dans laquelle la portion horizontale 22c est affleurante à la surface supérieure plane 14a'du- béton.

Il suffit ensuite de dégager le récipient 12 du dispositif 20 en écartant ces derniers l'un de l'autre pour procéder à l'étape suivante correspondant au séchage du béton 14.

De manière préférentielle, le dispositif de surfaçage 20 décrit précédemment est associé à : -un système de rinçage automatique de la cloche 36 qui permet, entre deux opérations de surfaçage, d'éliminer toutes les salissures et/ou éclaboussures présentes sur la paroi interne de la cloche 36 et sur les éléments tournants présents dans cette cloche, notamment sur la règle de surfaçage 22, et -un système de surveillance à distance comprenant des caméras dont certaines d'entre elles permettent de surveiller l'état de la surface du béton en cours et en fin de lissage ; ce système de télésurveillance permettant à l'opérateur de suivre de manière détaillée le déroulement du procédé de surfaçage afin de le stopper si nécessaire.