Brevet FR2010028A1 — publié le 19700213

La présente invention concerne une cale annulaire à effet de coincement entre deux tubes autobloquante, destinée à être montée sur une tige ou un tube. La bague à coincement est particulièrement appropriée pour servir d'appui pour une 5 entretoise placée entre deux tubes concentriques d'un réacteur nucléaire. Un exemple d'une telle entretoise est décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n° 3 106 520 et est constitué par un ressort à boudin sans fin, appelé quelquefois, "ressort jar-10 retière". Le ressort jarretière ménage un espace annulaire entre un tube de cuve et un tube de pression monté dans le premier de façon à permettre à ces tubes d'effectuer un mouvement axial relatif et à permettre également de faire passer des gaz de refroidissement et de purge entre les tubes. 15 Pour certaines applications telles que les réacteurs nucléaires, il est considéré comme souhaitable de donner à un tel élément entretoise ou équivalent un appui qui ne produise pas d'interférence métallurgique, comme ce serait le cas si l'on avait à souder une bague d'appui sur un tube de pression. 20 On a déjà envisagé de former une bague extérieure par usinage sur le tube de pression. Toutefois, cette bague venue de matière avec le tube ne serait pas économique. Une bague à coincement autobloquante sembler. ; donner les caractéristiques voulues. Toutefois, ces bagues de blocage 25 nécessitent la présence d'une gorge dans l'élément tubulaire, ou bien elles ne sont efficaces que dans tin seul sens axial. Un autre problème consistait à réaliser une bague capable d'admettre des écarts sur le diamètre du tube de pression. Un but de la présente invention est donc de réaliser 30 une bague à coincement autobloquante qui est capable de résister au déplacement axial lorsqu'elle est soumise à une charge dans un sens ou dans l'autre. Un autre but de l'invention est de réaliser une bague à coincement autobloquante munie de moyens capables de per-35 mettre si nécessaire un réglage en diamètre qui pourrait être dû à un léger écart sur le diamètre du tube. Un autre but de l'invention est de réaliser un élément d'appui annulaire qui réduise au minimum les interférences 69 12248 2 2010028 métallurgiques avec le tube. Finalement, l'invention a encore pour but de réaliser un appui annulaire qui puisse être monté dans un espace annulaire limité. 5 L'invention a donc pour objet une bague composite à coin cement, autobloquante, comprenant une bague élémentaire intérieure fendue en un ou plusieurs points circonférentiels, pour permettre l'ajustement du diamètre et une bague élémentaire extérieure fermée sur elle-même et qui est maintenue fermement 10 sur un tube ou line tige par l'effet de coincement de surfaces coniques coopérantes de la bague élémentaire intérieure et de la bague élémentaire extérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard 15 des dessins annexés et donnant, à titre explicatif et nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 est une vue de dessus en plan d'une bague composite à coincement suivant l'invention, en place sur un 20 tube intérieur d'une structure comprenant deux tubes concentriques, cette vue montrant en outre des parties d'un élément entretoise du type ressort qui est appuyé sur la ba,gue. la figure 2 est une vue en coupe prise suivant les lignes 2-2 de la figure 1. 25 la figure 3 est une vue en coupe de la bague élémentaire intérieure de la bague composite des figures 1 et 2. la figure 4- est une vue à échelle agrandie d'une partie d'une bague analogue à la bague de la figure 3« la figure 5 est une vue en plan de la bague de la figure 30 3. la figure 6 est une vue en coupe de la bague élémentaire extérieure de la bague composite de la figure 2. la figure 7 est une vue en coupe à échelle agrandie d'une partie de la bague de la figure 6. 35 la figure 8 est une vue en plan de la bague élémentaire extérieure de la figure 6. Sur le dessin, on a représenté dans son ensemble par la référence 10 sur les figures 1 et 2 une bague composite à coin- 69 12248 3 2010028 cernent montée sur un tube de pression 12 et qui sert d'appui à une entretoise annulaire 14 du type ressort jarretière. Le ressort jarretière maintient le tube de pression 12 à un certain écartement à l'intérieur du tube de cuve 15 d'un réacteur nu-5 cléaire. Ainsi qu'on l'a représenté plus clairement sur les figures 2 à 8, la bague composite 10 comprend une bague élémentaire intérieure 20 formée d'une matière appropriée. On peut citer comme exemple de matières satisfaisantes pour être utilisées dans les réacteurs nucléaires celles qui sont vendues 10 sous les marques de fabrique "Zircaloy 2" et "Inconel X-750". Du point de vue de l'économie de neutrons, les matières préférées pour les applications à l'intérieur des réacteurs sont les alliages de zirconium (tels que le Zircôloy 2, Zircaloy 4 et l'alliage zirconium-niobium) et les alliages d'aluminium. Tou-15 tefois, la bague à coincement peut être utilisée pour d'autres applications telles que les appuis de tubes ou conduites, les aciers au carbone et aciers inoxydables étant alors appropriés. La bague élémentaire. intérieure 20 présente une paroi intérieure 21 sensiblement cylindrique. La bague intérieure 20a 20 (figure 4) est analogue à la bague 20, sauf qu'elle est munie de stries annulaires 22. La paroi extérieure 23 de l'élément 20 présente une conicité d'environ 4° par rapport à la paroi interne 21. La paroi externe 23 présente également des gorges annulaires qui forment un profil 24 en dents de scie sur toute 25 sa périphérie. On remarquera que l'élément 20 présente une fente 25 qui est destinée à permettre à cet élément de se dilater et de se contracter pour admettre les légers écarts sur le diamètre des tubes de pression sur lesquels l'élément est destiné à être utilisé. 30 La bague de coincement 10 conqprend également une bague élémentaire extérieure 30 représentée plus clairement sur les figures 6,7 et 8. Cette bague élémentaire 30 est faite de la même matière que la bague intérieure 20 mais, à la différence de celle-ci, elle ne présente pas de fente. On remarquera que la 35 bague 30 présente une paroi interne conique 32 munie de dents 34 qui sont destinées à s'ajuster sur les dents 24 de la bague intérieure 20. Dans la forme de réalisation représentée sur les dessins, la bague extérieure 30 a également de préférence une conicité d'environ 4°. 69 12248 4 2010028 Des essais ont été exécutés sur des bagues à coincement d'une conicité de 4 et de £° respectivement. Il est possible d'utiliser en pratique des angles de conicité pouvant atteindre 20° et ces angles peuvent être avantageux dans certains 5 cas, pour permettre de larges écarts sur les diamètres. On considéré qu'un intervalle raisonnable de conicité est compris entre 2 et 20°. Pour monter les bagues à coincement sur le tube 12, on emmanche la bague intérieure 20 et la bague extérieure 30 l'une 10 à l'intérieur de l'autre jusqu'à ce que toutes les dents ou la majeure partie des dents 24 et 34 soit en prise entre elles (voir figure 2). La bague composite 10 est maintenue solidement sur le tube par l'effet de coincement de la bague intérieure 20 qui est fendue pour permettre les légers écarts sur le diamètre 15 de tube. La caractéristique d'auto-blocage est assurée par les gorges à profil en dents de scie 24 et 34 qui sont formées par usinage ou antre procédé dans les surfaces coniques des bagues élémentaires 20 et 30. Le serrage en diamètre de 11 ensemble 10 est choisi pour 20 exercer sur le tube de pression du diamètre minimum une pression suffisante pour s'opposer au glissement. Le serrage en diamètre est plus grand lorsque les bagues élémentaires 20 et 30 sont assemblées sur un tube 12 de diamètre maximum et, dans ce cas, la bague élémentaire extérieure 30 tend à se dilater 25 plastiquement. On estime que lorsque la bague composite est utilisée dans Tin réacteur nucléaire la contrainte de frette initiale qui s'exerce dans la bague élémentaire extérieure 30 se détendra sous l'effet de la température et du flux de neutrons. Après la pé-30 riode transitoire initiale, la bague extérieure 30 variera en diamètre avec la même allure que le tube de pression 10 en raison des conditions géométriques. Etant donné qu'on ne peut obtenir des vitesses d'allongement par fluage identique que sous l'effet d'états de contraintes analogues dans les mêmes condi-35 tions, la contrainte de frette exercée dans la bague élémentaire extérieure 30 sera du même ordre de grandeur que celle du tube de pression sous-jacent 12® i-ar conséquent, il s'exercera toujours, entre les bagues 20 et 30 ainsi qu'entre la bague 20 et 1s tube 12 un© pression suffisante pour- empêcher la bague ?GAD GRSGfNAL 69 12248 5 2010028 composite 10 de glisser ou de se desserrer du tube. En outre, le fait que le fluage en diamètre de la partie 12 du tube de pression qui est adjacente à la bague composite est plus grand que juste sous la bague contribue encore à 5 s'opposer au glissement. Il est évident que l'on peut former des dents analogues aux dents 24 et 34 de la bague élémentaire intérieure 20 et de la bague élémentaire extérieure 30 sous la forme d'une hélice continue analogue au filet d'une vis de sorte qu'on peut 10 alors faciliter la séparation de toutes les bagues en tournant une bague élémentaire par rapport à l'autre. Par ailleurs, suivant l'invention, les dents de l'une ou de l'autre des bagues peuvent être discontinues. Par ailleurs, on peut prévoir des dents discontinues sur les deux bagues de façon que, lorsqu'on tourne l'une de ces bagues par rapport à l'autre, les 15 dents entrent en prise ou sortent de prise. Il va de soi que l'invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif et nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toute variante sans pour cela sortir de son cadre. 12248 6 2010028 HEVEUDIOAIIOHS 1) Cale annulaire destinée à être utilisée sur un tube et caractérisée en ce qu'elle comprend une bague élémentaire intérieure et une bague élémentaire extérieure qui coopèrent entre elles et sfemboltentl1une à l'intérieur de l'autre pour 5 encercler le tube, la bague élémentaire intérieure étant fendue et présentant une périphérie conique, la bague élémentaire extérieure étant fermée et présentant une paroi intérieure conique destinée à s'ajuster sur la paroi conique de la bague élémentaire intérieure de sorte que l'appui, une fois assem- 10 blé, résiste au déplacement dans les deux sens lorsqu'on exerce une charge axiale dans l'un ou l'autre sens. 2) Cale annulaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que des premiers moyens sont prévus sur la paroi conique de la bague intérieure pour coopérer avec des moyens analogues 15 prévus sur la paroi conique de la bague extérieure. 3) Cale annulaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce quëLle comprend une bague élémentaire intérieure et une bague élémentaire extérieure qui coopèrent entre elles et s'emboîtent l'une à l'intérieur de l'autre pour encercler le 20 tube, la bague intérieure étant fendue et présentant une périphérie conique munie de gorges annulaires, la bague extérieure étant ferméè sans fin et présentant une paroi intérieure conique et des gorges qui y forment des nervures destinées à s'ajuster sur le cône et les gorges de la bague intérieure, de 25 sorte qu'une fois assemblé, l'appui annulaire résiste au déplacement dans les deux sens lorsqu'une charge axiale s'exerce sur cet appui dans l'un ou l'autre sens. 4) Cale annulaire suivant la revendication 3» caractérisée en ce que les gorges des parois coniques de la bague intérieure et de la bague extérieure définissent des nervures à 30 profil en dents de scie. 5) Cale annulaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la bague intérieure présente sur sa paroi interne des stries destinées à s'appuyer sur le tube.