Brevet FR2003471A1 — publié le 19691107

L'invention concerne un disposit'if de freinage et d'arrêt destiné à un élément de machine soumis à des déplacements longitudinaux ou à des rotations, comportant des mâchoires pouvant freiner et serrer cet élément, ainsi qu'un mécanisme de commande provoquant le serrage des machines sur l'élément ainsi que leur1aerrage. De tels dispositifs qui appartiennent à la technique de la construction des freins sont connus. La présente invention a pour objet la réalisation d'un dispositif du genre ci-dessus caractérisé par une construction extrêmement ramassée et comportant un nombre aussi faible que possible de pièces sujettes à usure.Ce dispositif doit convenir dans le cas de tous mouvements de course ou de rotations quels qu'ils soient et en particulier pour la commande des mouvements des barres de contre le et des barres de sécurité dans les réacteurs atomiques. Dans les freins à bande ou à mâchoires connus, l'élément de la machine qu'il s'agit de freiner ou d'arrêter est entouré par une bande ou par des mâchoires quien cas de freinage ou d'arrêt sont appuyées sur cet élément, et produisent par frottement l'effet désiré. Dans les dispositifs connus, la force produisant le freinage ou l'arrêt est obtenue par l'intermédiaire d'un levier mécanique. La commande de ce dernier se fait à la main ou à l'aide d'un servo-moteur électrique, ou bien par un piston, ma hydrauliquement ou par de l'air comprimé.Tous ces freins de conception connue présentent différents défauts, qui les rendent particulièrement impropres à être utilisés pour les réacteurs ato moques, Ces défauts sont relatifs avant tout à un encombrement excessif et à une construction compliquée, entratnant pour les dispositifs connus un prix relativement élevé. Les leviers et la tringlerie nécessaires à la commande des mâchoires ou de la bande du frein s'accompagnent de nombreux points sujets à l'usure au niveau de leurs paliers et de leurs articulations. Afin d'éviter les défauts ci-dessus on propose, conformément à l'invention, un dispositif de freinage et d'arrêt destiné à un élément de machine soumis à des mouvements de translation ou de rotation, muni de mâchoires de freinage venant serrer l'élément devant être freiné ou arrêté, et comportant une commande provoquant le serrage et le desserrage des mâchoires- Ce dispositif est caractérisé en ce que la commande comporte au moins un tube élastique de section ovale, déformable par modification de la pression interne et logé entre les mâchoires du frein et une partie fixe, de telle façon que les flancs du tube s'appaient d'une part contre les mâchoires et,d'autre part, contre la partie fixe.En outre, le tube ovale est relié à une conduite d'alimentation en fluide sous pression, et des moyens sont prévus permettant de faire varier la pression à l'intérieur du tube. On connatt un joint d'étanchéité élastique de section circulaire pouvant être gonflée et permettant de rendre étanche le sas de compartiments de manipulation devenus radioactifs, L'étanchéité est obtenue dans ce cas par le gonflage de la garniture circulaire0 Ce genre d'étanchéité connu convient mal au rôle qu'il doit remplir dans un dispositif de freinage et d'arrêt car la déformation de la section circulaire ne se produit pas dans une direction donnée désirée et n'est réalisable que par gonflement, ce qui ne permet pas d'atteindre un effort de freinage suffisant, Par contre, avec le tube ovale prévu dans le dispositif conforme à l'invention, la déformation se produit dans une direction avantageuse car la section ovale, sous l'effet de la pression interne, tend à devenir circulaire. I1 est alors possible de prévoir des matières métalliques pour le tube, et de soumettre ce tube à une pression élevée correspondant à la transmission d'un effort suffisant aux mtchoires du frein. Comme le tube occupe une place extraordinairement faible la construction du dispositif est très ramassée. wn dehors des mâchoires d'une enveloppe qui les entoure, et du tube de section ovale placé directement entre eux, la transmission de l'effort n'exige aucune autre pièce mécanique, d'où la simplicité particulière du dispositif conforme à l'invention. I1 convient de remarquer que l'expression "tube ovale", utilisée pour raison de simplification, ne limite pas l'invention à l'utilisation de tubes qui, au sens strict du terme, ont une section ovale, mais qu'elle s'étend à tout ce qui dans le langage courant se rapporte à une forme circulaire allongée. L'ovale peut être plus ou moins plat, et il est bien précisé que l'invention couvre également des sections de tube telles que ce dernier comporte deux faces latérales plates et parallèles reliées entre elles de part et d'autre par des segments en forme de demi-cercle. Dans un développement de l'invention, le tube élastique et déformable peut être un tube ovale enroulé de façon à former une spirale. Mais l'idée de l'invention peut être modifiée de telle sorte que, sur chaque mâchoire, agisse au moins un élément rectiligne de tube ovale s'étendant dans le sens longitudinal de l'élément de machine, Le dispositif de freinage et d'arret conforme à l'invention sera décrit plus en détail à l'aide des plans cijoints montrant des exemples d'exécution. Un premier mode de ré alisation est représenté sur la figure 1 par une coupe en long, et sur la figure 2 par une coupe en travers, ces coupes étant faites suivant II et II II. Une autre variante d'exécution est représentée par une coupe en long (fig. 3) et par une coupe en travers (Fig. 4) suivant III III et IV IV. Sur la figure 1, 1 représente un élément de machine devant titre déplacé longitudinalement ou soumis à une rotation, par exemple une barre de contrôle ou une barre de sécurité d'un réacteur atomique. Autour de cette barre sont disposées plusieurs mâchoires de frein 2, sur lesquelles sont fixées des garnitures de freinage. Autour des mâchoires se trouve le tube ovale 3 enroulé en spirales. Le début de cette spirale est relié à une conduite de gaz sous pression dont la tubulure de raccordement correspond au repère6, tandis que la fin de la spirale est soigneusement obturée. Une enveloppe de soutien en forme de coquille 4 entoure la spirale à l'extérieur. Axialement , les mâchoires 2 sont bloquées aux deux extrémités de l'enveloppe par des anneaux de pression 5.La spirale constituée par le tube ovale peut être alimentée à partir de la conduite de gaz sous pression 6 avec le fluide sous pression (flèche 10). Pour modifier la pression, on peut monter sur la conduite 6 un dispositif de réglage qui n'a pas été figuré sur le plan, Le mode d'action du dispositif conforme à l'invention est le suivant : sous l'effet de la pression sur la spirale tubulaire, la section ovale du tube se déforme élastiquement. Par suite de la rigidité de l'enveloppe de soutien 4, la déformation élastique du tube 3 ne peut se faire vers l'extérieur, c'est-àdire que la déformation intervenant aura seulement pour effet de diminuer le diamètre intérieur de la spirale, et une force dirigée vers l'intérieur s'exercera sur les mâchoires 2 du frein0 Celles-ci sont , de ce fait, appuyées contre la barre 1, qu'elles freinent ou qu'elles arretent. En diminuant ou en supprimant la pression à l'intérieur du tube ovale, la déformation de ce dernier cesse, L'air peut être ensuite renouvelé dans le dispositif de freinage0 Comme mentionné ci-dessus, un domaine d'utilisation particulièrement indiqué pour l'invention réside dans la commande des barres de réglage et de barres de sécurité d'un réacteur atomique refroidi par des gaz (réacteur à boulets) par exemple. Dans ce cas, la barre doit pouvoir être introduite pas à pas en cas de barre de contrôle, et dans le cas de barre de sécurité, être poussée rapidement dans le coeur du réacteur.On doit alors pouvoir maintenir la barre dans une position déterminée, ou bien la déplacer dans une autre position, ce qui peut être réalisé facilement grâce au dispositif de freinage et d'ar rêt conforme à l'invention0 L'invention présente les mêmes avantages, lorsque l'élément de machine doit tourner au lieu de subir une translation, c'est-à-dire lorsque la pièce 1 est un arbre. Le dispositif décrit ou représenté peut être utilisé sans modification. I1 va de soi, à partir de ce qui est exposé ci-dessus, que le dispositif conforme à l'invention peut être prévu sans crainte et utilisé, pour freiner une barre en déplacement ou un arbre tournant, pour les freiner , les arrêter et les bloquer sur place.Mais il peut aussi constituer seulement un élément d'une commande d'ensemble, et servir dans ce cas à bloquer une barre pour lui communiquer ensuite un déplacement axial ou un mouvement quelconque, un changement de direation par exemple ou bien il peut encore ser- vir à communiquer à un arbre un mouvement de rotation. Dans la variante illustrée par les figures 3 et 4, on obtient le même résultat qu'avec ceux des figures 1 et 2. On utilise alors plusieurs éléments de tube droit 7 de section ova le. Ces éléments de tube sont reliés avec une conduite 9 de gaz sous pression par un anneau creux 8. Chacun de ces éléments est appliqué en direction axiale sur l'une des six mâchoires 2. L'élément de machine (barre ou arbre) est toujours désigné par 1, et se trouve soit freiné, soit bloqué par l'action d'un fluide sous pression pénétrant dans les tubes ovales 7. La construction et le mode d'action correspond, quant au reste, à ce qui a été dit à propos du dispositif précédent. L'invention ne se limite pas aux exemples décrits ou représentés On peut aussi imaginer des dispositifs dans lesquels les mâchoires n'entourent pas complètement l'élément de machine qu'il s'agit de freiner ou d'arrêter, mais un secteur seulement de la périphérie de celui-ci. Par ailleurs, l'idée qui sert de base à l'invention, c'est-à-dire l'utilisation de la déformation, sous l'influence d'une pression intérieure, de tubes plats ou ovales pour presser des mâchoires de frein contre un lément de machine qu'il s'agit de freiner ou d'arrêter peut être appliquée, lorsque cela parait opportun, compte tenu-des données constructives particulières sous l'espèce de dispositifs de freinage et d'arrêt à mâchoires internes.Dans de tels cas, le dispositif sera réalisé de telle façon que les mâchoires de frein exercent leur action radialement en direction de l'extérieur sous l'effet de la déformation de tubes ovales plats montés entre les mâchoires et un élément fixe servant d'appui. Enfin et toujours dans le cadre de l'esprit de Qrinvent-ion, Il serait aussi possi- ble,en particulier s'il s'agit de freinage ou- -de la-transmission d'efforts relativement-faSbl-es, de-renoncer complètement à l'utilisation de mâchoires de frein, et de laisser agir le tube ovale soumis à l'action de la pression intérieure directement par un de ses côtés plats sur l'élément qu'il convient de freiner ou d'arrêter. De cette façon, on diminue encore l'encombrement déjà très réduit du dispositif conforme à l'invention0 Dans ce cas, on doit bien entendu prévoir pour le tube un matériau suffisamment résistant pour supporter les efforts à prévoir. Le cas échéant, on peut si nécessaire revêtir la face plate du tube ovale, venant au contact avec l'élément de machine qu'il s'agit de freiner, d'une couche spéciale ou d'un revêtement jouant le rôle d'une garniture de frein. REVENDICATIONS lo Dispositif de freinage et d'arrêt, destiné à un élément de machine soumis à des déplacements longitudinaux ou à des rotations, comportant des mâchoires pouvant autre pressées contre cet élément,-ainsi qu'un mécanisme de commande provoquant l'application des mâchoires sur l'élément ou leur écartement de-ce dernier9 caractérisé en ce que la commande comporte au moins un tube élastique de section ovale déformable par modification de la pression régnant en son intérieur , et logé entre les mâchoires du frein et une partie fixe, de telle sorte que ses flanc6 s'ap- puient d'une part contre les mâchoires et, d'autre part, contre la partie fixe, ce tube ovale étant relié à une conduite d'alimentation du fluide sous pression, et un moyen étant prévu pour permettre de faire varier la pression régnant à l'intérieur du tube. 2. Dispositif de freinage et d'arrêt conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que le tube élastique déformable sous l'effet de la pression est un tube ovale enroulé en spirales 3. Dispositif de freinage et d'arrêt conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que contre chaque mâchoire de frein est placé, parallèlement à l'axe de ltélément de machine, au moins un élément de tube ovale rectiligne0 4. Dispositif de freinage et d'arrêt conforme aux revendications 1, 2 et 3, dans lequel les mâchoires du frein entourent l'élément de machine qu'il convient de freiner ou d'arrêter, caractérisé en ce que le tube ovale est placé entre les mâchoires et une enveloppe fixe contenant ces dernières. 5. Dispositif de freinage ou d'arrêt conforme à la revendication 4 caractérisé en ce que les mâchoires ont la forme de segments formant un cercle autour de I'élément de machine, et qu'il existe circulairement entre les flancs des segments voisins, un jeu suffisant pour permettre le mouvement de pression des dites mâchoires 6. Dispositif de freinage et d'arrêt conforme à l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le tube ovale est alimenté par un liquide. 70 Dispositif de freinage et d'arrêt conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le tube ovale est alimenté par un gazO