Brevet FR2430650A1 — publié le 19800201

L'invention concerne les réacteurs nucléaires et, notamment, les actionneurs pour les organes régulateurs des réac teurs nucléaires, réalisés avec des systèmes cinématiques vis écrou à rouleaux L'invention peut etre appliquée avec succès aux servomécanismes des systèmes de commande des réacteurs nucléaires mo dérés et refroidis par eau bouillante. On connaît un actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, réalisé en mettant en oeuvre un système cinématique vis-écrou à rouleaux. La rotation de l'écrou est assurée par un moteur électrique étanche de puissance, dont le rotor est monté dans des paliers flottants dans la direction axiale. L'axe de rotation des rouleaux de l'écrou, montés à la partie inférieure du rotor, est parallèle à l'axe de translation de la vis de manoeuvre accouplée à l'organe régulateur. En cas de coincement de l'organe régulateur ou de la vis de manoeuvre, le rotor se déplace sous l'action de la force axiale dans la direction verticale, jusqu'à coïncidence de saillies de freinage avec des encoches correspondantes de la carcasse du moteur électrique, après quoi le rotor bloqué cesse de tourner, et la rotation de l'écrou est donc interrompue.On évite ainsi l'augmentation de l'effort axial sur l'organe régulateur. Cet actionneur connu présente un temps élevé de décrochage de l'organe régulateur à la réception du signal d'urgence, vu que les rouleaux de ltécrou sont en position engrenée avec la vis de manoeuvre à tous les régimes de marche. En outre, les paliers flottants compliquent la cinématique de l'actionneur et abaissent la fiabilité de tout le système. Les inconvénients indiqués sont partiellement supprimés dans un actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, comprenant un moteur électrique de puissance, un électroaimant spécial avec des armatures oscillantes et des rouleaux. Les armatures sont sollicitées par des ressorts et disposées autour doun arbre creux qui est le prolongement du rotor. A la réception du signal d'urgence, l'électroaimant est coupé et les rouleaux sont désengrénés d'avec la vis de manoeuvre. La disposition, dans cet actionneur, des armatures de l'électroaimant sur des axes d'oscillation horizontaux autour de l'arbre creux, implique une augmentation de l'encombrement de l'actionneur et la présence d'un électroaimant spécial aug mente la quantité de métal en oeuvre et complique le montage de l'actionneur. Les inconvénients susmentionnés sont supprimés dans un actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, comprenant un moteur électrique avec un stator et un rotor composite, comportant des leviers oscillants et des rouleaux qui constituent un écrou ouvrant à rouleaux, coopérant avec la vis de manoeuvre sous l'action du champ électromagnétique du stator. Dals cet actionneur, le rotor du moteur est réalisé composite en largeur, sous la forme de deux leviers oscillants, fixés sur des axes horizontaux perpendiculaires à l'axe de la vis de maroeuv e, un des bras de chacun de ces leviers constituant le rotor proprement dit, et l'autre bras portant deux rouleaux de l'écrou ouvrant. L'axe de rotation des rouleaux de l'écrou ouvrant en position de travail fait avec l'axe de la vis de manoeuvre un angle égal à l'angle d'inclinaison de l'hélice de la vis de manoeuvre. A la coupure du moteur, les bras des leviers oscillants, constituant le rotor proprement dit, se rapprochent, en basculant autour des axes horizontaux d'un angle tel que les rouleaux montés sur les autres bras se désengrènent d'avec la vis de manoeuvre.Il en résulte que l'organe régulateur, accouplé à la vis de manoeuvre, descend par gravité dans le coeur du réacteur nucléaire. Au branchement du moteur, les bras des leviers oscillants, constituant le rotor proprement dit, s'écartent sous l'action des forces électromagnétiques, ce qui fait engrener les rouleaux de l'écrou avec la vis de manoeuvre, et celle-ci se trouve animée d'un mouvement de translation. Dans l'actionneur venant d'être décrit, la réalisation du rotor composite en largeur implique l'augmentation du diamètre intérieur à loendroit où se trouve l'écrou ouvrant à rouleaux et l'augmentation de l'encombrement de l'actionneur en hauteur. La présence d'un rotor composite en largeur altère aussi les caractéristiques électromagnétiques du moteur électrique. En outre, la butée des rouleaux sur les saillies de la vis de manoeuvre provoque un abaissement du couple de démarrage du moteur et du temps de fermeture de l'écrou à rouleaux. On s'est proposé de créer un actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, dans lequel le rotor du moteur électrique serait réalisé de telle façon qu'il assurerait la diminution de l'encombrement de l'actionneur, la stabilité du couple du moteur à tous les régimes de marche de l'actionneur et l'augmentation de la fiabilité de l'actionneur. La solution consiste en ce que, dans un actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, comprenant un moteur électrique avec un stator et un rotor composite, comportant des leviers oscillants et des rouleaux constituant un écrou ouvrant à rouleaux, qui coopère avec une vis de manoeuvre sous l'action du champ électromagnétique du stator, selon l'invention : le Fo- tor est réalisé composite en longeur, en deux parties, dont l'une est une partie cylindrique non scindée, la seconde comportant au moins trois leviers oscillants dont les axes sont disposés parallèlement à l'axe de la vis de manoeuvre ; un bras de chacun de ces leviers fait office de pôle du rotor et les seconds bras portent les rouleaux de l'écrou ouvrant dont les axes de rotation sont parallèles à l'axe de la vis de manoeuvre, la longueur totale des deux parties du rotor étant égale à la longueur de la partie active du stator. Une telle réalisation constructive de l'actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, conforme à l'invention, permet de diminuer l'encombrement de l'actionneur, de créer un actionneur fiable et de commande simple pour l'organe régulateur et, en outre, d'obtenir un actionneur ayant un moteur électrique dont les caractéristiques sont stables à tous les régimes de marche. Ci-après, l'invention est expliquée par la description d'un exemple concret de réalisation, et par des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente un actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, conforme à l'invention (coupe longitudinale) la figure 2 représente le rotor de l'actionneur de la figure 1 en coupe suivant la ligne II-II sur la fig. 1, à une échelle plus grande la figure 3 représente en perspective un levier os il lant la figure 4 représente le rotor de l'actionneur de la fig. 1 en coupe suivant la ligne IV-IV sur la fig. 1, à une échelle plus grande. L'actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, conforme à l'invention, comprend un moteur électrique de puissance 1 (fig. 1) ayant une carcasse 2, dans laquelle sont placés un stator 3 et un rotor composite 4. Le stator 3 est isolé du caloporteur du réacteur nu cléaire par un écran 5. Le rotor 4 est réalisé composite en longueur, en deux parties dont la longueur totale est égale à la longueur de la partie active du stator 3. Llune des parties du rotor 4 est une partie cylindrique non scindée 6, et l'autre partie comporte trois leviers oscillants 7, comme le montre la figure 2. Sur la surface extérieure de la partie cylindrique non scindée 6 (fig. 1) du rotor 4 sont montées des barres 8, fixées par un bout dans un anneau 9, et par l'autre bout, dans un anneau 10, qui est monté sur une broche Il tournant dans des roulements 12 et 13. Ces roulements sont respectivement logés dans des boî- tiers 14 et 15, montés dans la carcasse 2 du moteur 1. A l'intérieur de la brocha Il sont placées des douilles 16, à travers lesquelles passe la vis de manoeuvre 17, accouplée à l'organe régulateur (non représenté sur le dessin). Les barres 8, en commun avec les bagues 9 et 10, constituent un réseau pour le démarrage du moteur 1. Les axes 18 (fig. 3) d'oscillation des leviers à deux bras 7, sont disposés parallèlement à l'axe de la vis de.manoeu- vre 17. Un bout des axes d'oscillation 18 est fixé dans la bague 10 (fig. i), et l'autre, dans une saillie 19 (fig. 3), réalisée sur la broche 11. Les bras 20 des leviers oscillants 7 font office de pôles du rotor 4 (fig. 1). Sur les bras 21 (fig. 3) des leviers 7, réalisés en forme de chape, sont montés des rouleaux 22, dont les axes de rotation 23 sont fixés dans les chapes parallèlement à l'axe de la vis de manoeuvre 17. Les rouleaux 22 (fig. 2) constituent un écrou ouvrant à rouleaux, qui coopère avec la vis de manoeuvre 17 à travers des lumières 24 pratiquées dans la broche 11, quand le champ électromagnétique du stator 3 (fig. 1) agit sur les leviers 7. Sur le bras 20 (fig. 3) de chaque levier 7 est réalisée une saillie 25, dans laquelle est placée une butée 27 s'appuyant sur un ressort 26 (fig. 4). Pour limiter le déplacement du bras 20 (fig. 3) du levier 7, il est prévu une butée 28 (fig. 1), réalisée sur l'an- neau 10. La variante décrite de réalisation de l'actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire comporte un rotor avec trois leviers oscillants. Toutefois, il est possible de réaliser des variantes de rotor avec un nombre de leviers plus grand. Le principe de fonctionnement de l'actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire, conforme à l'invention, est le suivant. Quand la tension est appliquée au stator 3 (fig. 1) du moteur 1, le champ électromagnétique interagit avec la partie cylindrique non scindée 6 et commence à faire tourner le rotor composite 4. Simultanément, le champ électromagnétique du stator 3 coopère avec les bras 20 (fig. 2) des leviers oscillants 7 et les fait basculer dans la direction radiale autour des axes 18 en engrenant ainsi les rouleaux 22 de l'écrou ouvrant avec la vis de manoeuvre 17, qui déplace l'organe régulateur. A la coupure de l'alimentation du stator 3 (fig. 1) du moteur 1, les leviers oscillants 7 (fig. 2) basculent en sens inverse sous l'action des butées 27 (fig. 4) et des ressorts 26, et désengrènent les rouleaux 22 (fig. 2) d'avec la vis de manoeuvre 17, en assurant ainsi le décrochage de l'organe régulateur qui descend sous l'action de son propre poids en cas d'urgence. L'inversion de l'ordre de connexion des phases d'alimentation inverse la rotation du rotor 4 (fig. 1) et, par conséquent, le sens de déplacement de la vis de manoeuvre 17 et de l'organe régulateur. S'il est nécessaire d'arrêter et de maintenir l'organe régulateur dans une position quelconque en hauteur, on applique au stator du moteur une tension continue. L'actionneur pour organe régulateur de réacteur nucléaire ci-dessus permet, tout en étant d'encombrement faible et de commande simple, d'assurer un fonctionnement stable et sûr du système de commande et de protection du réacteur. REVENDICATION Actionneur pour l'organe régulateur d'un réacteur nucléaire, comprenant un moteur électrique avec un stator et un rotor composite, comportant des leviers oscillants et des rouleaux constituant un écrou ouvrant à rouleaux, qui coopère avec une vis de manoeuvre sous l'action du champ électromagnétique du stator, caractérisé en ce que le rotor est réalisé composite en longueur, en deux parties, dont l'une est une partie cylindrique non scindée, la seconde comportant au moins trois leviers oscillants dont les axes sont disposés parallèlement à l'axe de la vis de manoeuvre, un bras de chacun de ces leviers faisant ofrice de pôle du rotor, alors que les seconds bras portent les rouleaux de l'écrou ouvrant dont les axes de rotation sont parallèles à l'axe de la vis de manoeuvre, la longueur totale des deux parties du rotor étant égale à la longueur de la partie active du stator.