Brevet FR2051600A1 — publié le 19710409

251kk i 2051600 La présente invention se rapporte à un dispositif de verrouillage d'une tige de commande empêchant son éjection et faisant partie d'un équipement de manoeuvre de tige de commande du type à vérin magnétique, comportant une enveloppe, un prolongement de tige 5 de commande intérieur à l'enveloppe et comportant une série de gorges axialement espacées, un plongeur de soulèvement axialement mobile dans l'enveloppe et destiné à venir en prise avec le prolongement de tige et à le soulever par intermittence, et une bobine élévatrice portée par.l'enveloppe et engendrant un champ magnétique 10 pour soulever le plongeur élévateur. De tels mécanismes de manoeuvre de tige de commande de type à vérin magnétique empêchent l'éjection de la tige de commande dans l'éventualité d'un accident mais permettent un arrêt d'urgence de fonctionnement de la tige de commande à un moment quelconque. 15 Dans un système de soulèvement par vérin magnétique, la tige de commande est déplacée par paliers. Des bobines électro-magnétiques entourent l'enveloppe de la tige de commande et sont excitées "successivement de façon à produire un certain nombre de paliers de déplacement. Certaines bobines actionnent des griffes qui s'enga-20 gent dans des gorges espacées axialement sur un prolongement de tige de commande. D'autres bobines soulèvent au moins une des griffes d'une courte distance. Une autre griffe peut être mise en prise pour maintenir la tige de commande dans la nouvelle position de sorte que la première griffe peut être dégagée et abaissée pour 25 préparer une autre opération d'accrochage et d'élévation. Ces griffes sont arrangées de façon à se dégager du prolongement de tige de commande lors d'une perte de puissance, pour permettre un arrêt d'urgence du réacteur même s'il ne peut pas être fourni d'énergie aux vérins. On parvient à ce résultat en laissant tomber les tiges 50 de commande sous l'effet de leur poids. Dans le cas d'une variation rapide de la pression à.l'intérieur du réacteur, les tiges de commande pourraient être expulsées ■du noyau en s'élevant. Il en résulterait un accroissement rapide de la puissance dans le .noyau et un risque d'endommagement simultané 35 du réacteur et des parties environnantes. Si le dispositif à vérin magnétique est en prise au moment de cette variation de la pression, il maintient lui-même les tiges de commande dans le noyau. Toutefois, si ce dispositif n'est pas en action, l'éjection de la tige de commande est possible. Bien qu'il soit souhaitable d'empêcher 40 cette éjection des tiges de commande, il importe qu'une résistance 70 251kk 2 2051600 faible ou nulle s'oppose à leur chute libre, pour que l'on puisse arrêter facilement le fonctionnement du réacteur en cas d'urgence. On a décrit, dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne n° 1,206.102, un dispositif à deux bielles associé à une tige 5 de commande d'un réacteur d'un navire. Ce dispositif empêche la tige de commande de tomber hors du réacteur dans le cas où le navire se retournerait. Un coulisseau de déblocage libère le verrou pendant la partie ascendante du déplacement produit par le vérin. Tout encliquetage du cliquet de blocage nécessite un déplacement 10 du coulisseau de déblocage pour la manoeuvre, en cas d'urgence, des tiges de commande par le dispositif faisant l'objet du brevet précité n° 1.206.102. Cette grande masse devant être déplacée par le poids de la tige de commande oppose une résistance importante et rend peu sûr le fonctionnement de la tige de commande en cas 15 de chute libre. L'invention a pour objet un dispositif de verrouillage antiéjection permettant le déplacement d'une masse relativement petite pendant l'encliquetage qui se produit au cours d'un arrêt d'urgence du fonctionnement de la tige de commande. 20 Ce problème est résolu par l'invention, au moyen d'un dispo sitif qui a les caractéristiques mentionnées ci-dessus et est caractérisé en ce qu'un coulisseau de déblocage, mobile axialement, est situé dans l'enveloppe, dans une partie du champ magnétique de ■ la bobine élévatrice, un cliquet étant monté, pivotant sur l'enve-25 loppe et ayant une forme telle qu'il s'engage sélectivement dans les gorges du prolongement.de la tige de commande, une bielle de coulisseau étant articulée au coulisseau de déblocage et une bielle de liaison étant articulée au cliquet et à la bielle de coulisseau, des organes étant prévus pour solliciter le cliquet vers sa 30 position d'encliquetage avec le prolongement de tige de commande . et pour tendre à éloigner le coulisseau de déblocage de la bobine élévatrice, la distance totale entre les deux.articulations extrêmes de l'ensemble articulé comprenant le cliquet, la bielle de liaison et la bielle de coulisseau étant suffisamment petite pour 35 empêcher l'encliquetage du cliquet avec le prolongement de tige de commande quand le coulisseau de déblocage est attiré dans une position extrême par la bobine élévatrice. Le dispositif de verrouillage anti-éjection selon.l'invention . comprend; un mécanisme à trois bielles. .Une de ces bielles est un 40 cliquet monté, de façon à pivoter, sur l'enveloppe^ et venant,sé- BAD ORK31N 70 251^ 3 2051600 lectivement en prise avec le prolongement de tige de commande. Une seconde bielle est une Melle de coulisseau articulée au coulisseau de déblocage. Une troisième bielle est une bielle de liaison articulée à la fois au cliquet et à la bielle de coulisseau et su-5 bissant une force de rappel. Cette force est appliquée de manière à se décomposer en une grande composante tendant à éloigner le coulisseau de déblocage du champ magnétique, et en une faible composante s'exerçant sur le cliquet. Le cliquet peut pivoter lorsque la tige de commande tombe en surmontant la faible composante de 10 force de retenue, sans qu'il y ait déplacement du coulisseau de déblocage. Le cliquet est constamment en prise avec le prolongement de tige, à moins que la bobine élévatrice ne soit excitée. La bobine élévatrice est excitée quand la griffe associée est en prise avec 15 le prolongement de tige de commande et qu'un déplacement ascendant de la tige de commande doit être permis. Pour cette raison, le cliquet est dégagé temporairement à ce moment. Le dispositif de verrouillage à trois bielles selon l'invention oppose une faible résistance à la chute de la tige de commande qu'il permet sans 20 qu'il y ait un déplacement du coulisseau de déblocage relativement massif. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement 25 limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 est une coupe latérale de la partie située directement au-dessus d'un système de manoeuvre à vérin magnétique, qui représente le dispositif de, verrouillage anti-éjection dans la po-30 sition normale verrouillée ,* la figure 2 représente le verrou dans la position de retrait dans laquelle il est placé par la bobine élévatrice ; et la figure 3 représente le verrou repoussé par une tige de commande qui descend. 35 Une enveloppe 11, étanche sous pression, entoure un prolonge ment 12 de tige de commande. Des tiges de commande sont fixées à l'extrémité inférieure de ce prolongement de tige et sont disposées à l'intérieur du noyau d'un réacteur nucléaire. On a représenté une bobine élévatrice 13 d'un dispositif de manoeuvre de tige de 40 commande» du type à vérin magnétique, tel que ceux qui sont décrits 70 251kk 4 2051600 dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N° 3.122.027 et 3.158.766. Un plongeur élévateur 14 est élevé contre là butée 15 quand la bobine 13 est excitée. Le prolongement 12 de tige de commande est accouplé par intermittence au plongeur 14 de sorte que 5 la tige de commande peut être soulevée par échelon par déplacement du plongeur 14. Des gorges 17 sont espacées axialement sur le prolongement de tige et sont .utilisées par les griffes associées au vérin magnétique. Un cliquet 18/ de protection contre l'éjection, est monté sur l'enveloppe au moyen d'un pivot 19 et s'engage sélec-10 tivement dans les gorges espacées axialement sur le prolongement de tige. Un plongeur de déblocage 20 peut se déplacer suivant l'axe de l'enveloppe et est situé dans le champ magnétique de la bobine élévatrice 13. Une bielle 22 de plongeur est articulée au plongeur 15 de déblocage par un goujon 23 et prolonge, en gros, celui-ci verticalement, dans la position normale bloquée. Une bielle de liaison 24 est articulée à la bielle 22 par un goujon 25 et au cliquet par un goujon 27. Un ressort 28, ëii hélice, est fixé à l'enveloppe par un goujon 29 et à la bielle de liaison 24 au point 30. 20 Le plongeur de déblocage 20 a une partie verticale 32 qui em pêche la bielle 22 de s'écarter de la position verticale vers l'intérieur. La bielle ne peut donc se déplacer vers l'intérieur lorsqu'elle est dans la position normale, dans laquelle elle est représentée sur la figure 1, et le point 30 est situé légèrement 25 à l'extérieur d'une droite joignant le goujon 25 au point de fixation du ressort au goujon 29- Le ressort exercé ainsi une grande force axiale qui tend à élever le plongeur 20 contre la butée 33» Une faible composante de force axiale s'exerce sur la bielle de liaison 24, étant donné que le point 30 tend à revenir à sa posi-30 tion de repos sur la droite en question. Il en résulte l'application d'une force horizontale au cliquet 18, mettant celui-ci en prise avec une gorge 17, par l'intermédiaire du goujon 27. Quand la bobine élévatrice est excitée, le plongeur de déblocage est abaissé (figure 2). La distance totale entre les goujons 35 23 et 19, séparés par les goujons 25 et 27, est suffisamment petite pour que le cliquet 18 soit dégagé des gorges 17. Ceci permet une élévation de la tige de commande par le plongeur 14. Lorsque le cliquet vient dans cette position débloquée, la bielle de liaison 24 pivote autour du goujon 25, de sorte que le point 30 s'écarte 40 dè plus en plus de la position alignée. A ce moment» le ressort 28 70 251^ 5 2051600 exerce une grande composante de force s'opposant à la traction exercée par le champ magnétique sur le plongeur 20 et une composante de force de rappel accrue mais encore faible tendant à mettre en prise le cliquet 18. Le goujon 27 est situé, de préférence, . 5 vers l'intérieur, vis-à-vis d'une droite joignant les goujons 19 et 25, pour assurer 1'encliquetage du cliquet quand la bobine élévatrice 13 est désexcitée. Un positionnement approprié du tringla-ge par rapport à la butée 15 peut maintenir cette position. La figure 3 représente généralement la position des bieiles 10 quand la bobine élévatrice 13 est désexcitée, et que le cliquet est dégagé par la tige de commande qui descend. Une force descendante exercée sur le cliquet 18 par line gorge de la tige de commande déclenche cette action. Cette force fait pivoter le cliquet autour du goujon 19, écartant la Melle 24 de la tige de commande. 15 Le déplacement de la bielle de liaison provoque des déplace ments du point 30 et du goujon 25. La bielle 22 pivote autour du goujon 23 de sorte que le mouvement peut être absorbé sans aucun déplacement du plongeur 20, relativement lourd. Le ressort 28 exerce encore une grande composante de force axiale sur le plongeur 20 20 mais une faible composante de force s'opposant au mouvement du cliquet. Le mouvement "libre" du cliquet nécessite par conséquent, une translation de la bielle 24 relativement alignée et une rotation, seulement, de la bielle 22. Un petit déplacement se produit aussi dans le ressort. On voit qu'une masse relativement petite 25 doit être déplacée pendant le déplacement "libre" du cliquet qui se produit lors de l'arrêt d'urgence du fonctionnement des tiges en commande. Par conséquent, le dispositif oppose une résistance négligeable et sa sécurité de fonctionnement est grande. 70 251^ 6 2051600 REVENDICAT IONS 1. Dispositif de verrouillage d'une tige de commande empêchant son éjection, faisant partie d'un équipement de manoeuvre de tige de commande du type à vérin magnétique et ayant une enveloppe, tin 5 prolongement de tige de commande intérieur à l'enveloppe et comportant une série de^ gorges axialement espacées, un plongeur élévateur susceptible de se déplacer axialement dans l'enveloppe de façon à venir en prise avec le prolongement de tige et à la soulever, par intermittence, une bobine élévatrice portée par l'enve-10 loppe, produisant un champ magnétique servant à élever le plongeur élévateur, ledit dispositif de verrouillage étant caractérisé en ce qu'il comporte un plongeur de déb'locage pouvant se déplacer axialement dans l'enveloppé, dans une partie du champ magnétique de la bobine élévatrice, un cliquet monté, de façon à pivoter, sur 15 l'enveloppe et présentant une forme telle qu'il vient sélectivement s'engager dans les gorges du prolongement de tige, une bielle de plongeur, articulée au plongeur de déblocage, et une bielle de liaison articulée au cliquet étala bielle, et des organes de rappel tendant à mettre le cliquet en prise avec le prolongement de 20 tige et à éloigner le plongeur de déblocage de la bobine élévatrice, la distance entre les points d'articulation extrêmes de l'ensemble articulé comprenant le cliquet, la bielle de liaison et la bielle de plongeur étant suffisamment petite pour empêcher un en-, cliquetage de cliquet avec le prolongement de tige quand le plon-25 geur de déblocage est attiré, par la bobine élévatrice dans une position extrême. 2. Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de rappel comprennent un élément pour exercer sur la> bielle de liaison une grande composante de 30 force axiale et une petite composante de force radiale. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les organes de rappel comprennent un ressort en hélice fixé, à l'enveloppe, en un point axialement éloigné de la bobine élévatrice, -et fixé à la bielle de liaison, en un point extérieur à une 35 droite joignant le point de fixation du ressort à l'enveloppe au point d'articulation de la bielle de liaison à la bielle de plongeur. 4. Dispositif selon la revendication 3* caractérisé en ce que le point d'articulation entre le cliquet et la bielle de liaison 40 est situé vers l'intérieur, par rapport à la droite joignant le 70 251kk 7 2051600 point d'articulation du cliquet à l'enveloppe au point d'articulation de la bielle de liaison à la bielle de plongeur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plongeur de déblocage empêche un 5 déplacement, vers l'intérieur, à partir d'une position généralement verticale, de la bielle à laquelle il est articulé. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe contient une butée supérieure disposée directement au-dessus du plongeur de déblocage 10 pour limiter ses mouvements ascendants. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe contient une butée inférieure pour limiter la descente du plongeur de déblocage. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré-15 cédentes, caractérisé en ce que le plongeur de déblocage est situé au-dessus de l'axe de la bobine élévatrice et dans la partie supérieure du champ magnétique de cette bobine. 9» Dispositif selon la revendication caractérisé en ce que le plongeur de déblocage empêche la bielle qui lui est articulée, 20 de s'écarter, vers l'intérieur, d'une position généralement verticale. 10. Dispositif selon la revendication 9* caractérisé en ce que l'enveloppe contient une butée supérieure disposée directement au-dessus du plongeur de déblocage pour limiter ses mouvement as-25 c endants.