Brevet FR2465916A1 — publié le 19810327

La présente invention concerne un assemblage vissé de sécurité, empêchant la perte de la tête de vis en cas de rupture, et plus particu- lièrement destiné à titre d'exemple à la liaison entre les tubes guides et les pièces d'extrémité dans les assemblages combustibles des réacteurs nu- cléaires. Dans le coeur dtun réacteur nucléaire les barreaux ou "crayons" de matière combustible sont généralement regroupés parallèlement en fais- ceaux ou assemblages comportant des pièces d'extrémité et des grilles supports intermédiaires maintenant l'écartement des crayons; des tubes de soutien ou tubes guides relient directement les pièces d'extrémité, en prenant par endroit la place de crayons dans les grilles supports in- termédiaires. L'exploitation du réacteur prévoit la possibilité de remplacer ou de vérifier certains crayons, ce qui oblige à démonter les assemblages, opération qui se fait sous immersion avec une forte épaisseur d'eau de protection contre les radiations. Le problème consiste donc à permettre que la liaison des piè- ces d'extrémité avec les tubes guides soit suffisamment aisée à démon- ter pour pouvoir opérer à distance et sous immersion, et quelle soit en même temps suffisamment sûre pour éviter tout risque de relâchement de la liaison par dévissage intempestif, et surtout tout risque de voir les pièces de liaison se séparer de l'assemblage et être entraînées dans le circuit du fluide primaire de refroidissement du réacteur. Une solution a déjà été proposée par la demande de brevet français 7631554 du même déposant, publiée sous le numéro 2.368.785, et qui décrit une liaison à vis, donc facilement manoeuvrable à distance, avec un dispositif de blocage en rotation par déformation d'un élément de faible épaisseur de la tête de vis pour l'engager dans un évidement de la pièce d'extrémité, opération qui est également facile à réaliser à distance. Cette disposition permet bien d'empêcher le desserrage acciden- tel de la vis et sa perte dans le circuit primaire. Elle laisse cependant subsister un risque au cas o surviendrait une rupture accidentelle de la vis, en particulier si cette rupture a lieu dans la zone relativement plus fragile de liaison entre la tête et la tige filetée; dans ce cas en effet, la tête deviendrait entièrement libre, et pourrait donc quitter 2 4 6 591 6 son logement et devenir un corps étranger incontrôlé dans le coeur du ré- acteur et dans le circuit primaire. Ceci concerne surtout le cas des vis de liaison des tubes guides avec les pièces d'extrémité inférieure lors- que l'assemblage est en position dans le coeur. La présente invention constitue un perfectionnement à la solu- tion antérieure et permet de maintenir la tête de vis prisonnière, à la fois en rotation pour éviter le dévissage, et en même temps axialement pour éviter son déplacement en cas de rupture. L'invention concerne donc un assemblage vissé de sécurité, com- portant une vis dont la tête est engagée dans un logement lisse de la première pièce à assembler et dont la tige filetée est engagée dans la partie filetée conjuguée de la deuxième pièce à assembler, assemblage dans lequel la tête de la vis comporte une partie déformable constituée par une virole cylindrique externe de faible épaisseur, et dans lequel le logement de la tête de vis comportesur une partie seulement de sa pé- riphérie, au moins un épanouissement de plus fort diamètre dans lequel pénètre une partie correspondante de la virole déformable lorsque l'on déforme celle-ci par expansion. Selon-l'invention le logement de la tête de vis comporte en outre une gorge circulaire formée au niveau. de l'arê- te supérieure de la virole déformable, entre les épanouissements et dé- bouchant dans ceux-ci, de telle sorte que lors de la déformation par ex- pansion de la virole, une partie au moins de ltarête supérieure pénètre dans la gorge entre les épanouissements. L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode de ré- alisation particulier donné à titre d'exemple et représenté par les des- sins annexés. Les figures 1 et 2 représentent, respectivement en coupe diamétrale selon I-I de la figure 2, et en vue de dessus, l'ensemble des deux pièces à assembler, avant mise en place de la vis de liaison. Les figures 3 et 4, respectivement homologues aux figures 1 et 2, montrent la vis de liaison en place, vissée à fond mais avant blocage. Les figures 5 et 6 montrent de la même façon l'assemblage après blocage de la vis. La figure 7 montre un exemple d'outil utilisable pour assurer le blocage de la vis de liaison. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2 on voit les deux pièces à assembler 1 et 2, la pièce 1 pouvant être par exemple une pièce d'extrémité d'un assemblage de crayons combustibles pour un réacteur et la pièce 2 un tube guide pour raidir et soutenir l'assemblage. L'ex- trémité du tube guide 2 est ici engagée dans un logement conjugué de la pièce 1, avec de préférence un contour prismatique pour empêcher la ro- tation du tube dans son logement. Dans l'axe du tube 2 la pièce 1 est per- cée d'un trou lisse 3, plis d'un logement cylindrique de plus grand diamè- tre 4. Le logement 4 comporte, également répartis angulairement autour de l'axe, trois épanouissements évasés 6 formés chacun par une partie 7 à pa- roi parallèle à l'axe de l'assemblage, raccordée au logement 4 par une par- tie conique 8. Dans la partie supérieure du logement 4, une gorge circulaire 10 à section triangulaire est formée entre les épanouissements 6 et débouche dans chacun de ceux-ci. En se référant maintenant aux figures 3 et 4 on voit la vis de liaison 12 vissée à fond dans la partie filetée d'extrémité du tube 2; elle maintient ainsi l'assemblage o l'extrémité du tube 2 vient en butée au fond de son logement dans la pièce 1, tandis que la face interne de la tête de vis vient en appui sur l'épaulement formé entre le trou lisse 3 et le logement 4. De façon tout-à-fait analogue à ce qui a été décrit dans le bre- vet 76-31554, la tate de la vis 12 comporte une partie massive 13 dans laquelle est formée une fente 14 destinée à recevoir une lame de tournevis, et une partie déformable constituée par une virole de faible épaisseur 15. Une fois que la vis est vissée à fond au moyen d'un tournevis, son blocage à la fois en rotation et axialement est obtenu au moyen d'un outil 17 comme celui représenté à la figure 7. Comme le tournevis de ser- rage, l'outil 17 peut être monté à l'extrémité d'une perche lorsque l'opé- ration se fait à dîitance, sous immersion. L'outil.17 comporte trois lobes 18 en saillie, angulairement équidistants, et de forme sensiblement conju- guée à celle des épanouissements 6 du logement de tête de vis. On amène l'outil 17 dans l'axe de l'assemblage, et en position angulaire telle que les lobes 18 soient en face des épanouissements 6; par une poussée axiale de l'outil les lobes 18 provoquent l'expansion des parties correspondantes de la virole 15, et les déforment jusqu'à venir en butée sur les parties coniques 8 et droites 7 des épanouissements. Les figures 5 et 6 montrent le résultat d'une telle déformation, qui suffit à empêcher par la suite la rotation de la vis et son desserrage, et on pour- ra noter que ceci est obtenu au moyen d'un outil extrêmement simple et ne comportant aucune partie mobile. En face des trois zones restées globalement cylindriques entre les trois épanouissements, il nt'a pas de protubérance de ltoutil 17, et il n'y a donc pas d'expansion directe de la virole 15. Mais la déforma- tion dans la zone des épanouissements se répercute indirectement, au moins sur la partie supérieure de la virole, si bien que dans ces zones intermédiaires l'arête supérieure de la virole pénètre légèrement dans la rainure 10. Cela suffit pour rendre la tête prisonnière, par trois points d'arrêt, au cas o une rupture de la vis en dehors de la zone fi- letée désolidariserait la tête du reste de la vis. On obtient ainsi un degré supplémentaire de sécurité dans le fonctionnement du réacteur. Pour le démontage de l'assemblage, il suffit d'engager à nou- veau une lame de tournevis dans la fente 14 et de faire tourner normale- ment la vis dans le sens du desserrage. Lorsque le couple de rotation est suffisant les parties précédemment expansées sont rabattues vers le centre en passant devant les parties de paroi restées droites du loge- ment 4, et par effet de proximité ce rabattement des parties largement expansées est suffisant pour rabattre aussi les parties qui n'avaient été que très légèrement expansées dans la gorge 10. L'ensemble est ain- si rendu entièrement libre en rotation et axialement pour un dévissage complet et un démontage de l'assemblage combustible. Bien entendu, l'invention n'est pas strictement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais elle couvre également les modes de réalisation qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution, ou par l'utilisation de moyens équivalents. Ainsi l'invention reste inchangée si la vis pleine est rem- placée par une douille creuse permettant, dans le cas d'un assemblage combustible, le passage à l'intérieur des tubes guides des crayons absorbants destinés à commander la réactivité du coeur du réacteur. De même l'invention ne sera pas affectée si l'on remplace la fente de tour- nevis par tout autre dispositif usuel d'entraînement en rotation comme un trou borgne, carré ou hexagonal. Le nombre d'épanouissements formés tout autour du logement de tête de vis n'est pas non plus obligatoirement de trois, et il pourra même suffire d'un seul pour obtenir le blocage en rotation, tandis qu'il se formera encore un épanouissement secondaire de la virole à ses deux extrémités, créant ainsi deux points de blocage axial. Enfin l'invention ne se limite pas au cas donné en exemple de la liaison démontable des pièces d'extrémité des tubes guides d'assem- blages combustibles de réacteurs nucléaires, mais elle couvre également des réalisations analogues pour tous assemblages vissés devant assurer le même degré de sécurité à ltencontre des risques de perte de tête de vis en cas de rupture. REVENDICATIONS 1.- Assemblage vissé de sécurité, comportant une tête de vis dont la tête est engagée dans un logement lisse de la première pièce à as- sembler, et dont la tige filetée est engagée dans une partie filetée con- juguée de la deuxième pièce à assembler, assemblage dans lequel la tête de la vis comporte une partie déformable constituée par une virole cylin- drique externe de faible épaisseur, et dans-lequel le logement de la tête de vis comporte, sur une partie seulement de sa périphérie, au moins un épanouissement de plus fort diamètre dans lequel pénètre une partie cor- respondante de la virole déformable lorsque lDon déforme celle-ci par expansion, caractérisé par le fait que le logemént de la tête de vis comporte en ou- tre une gorge circulaire formée au niveau de ltarête supérieure de la vi- role déformable, entre les épanouissements et débouchant dans ceux-ci, de telle sorte que lors de la déformation par expansion de la virole, une partie au moins de ltarête supérieure pénètre dans la gorge entre les épanouissements. 2.- Outil destiné à déformer par expansion la virole déforma- ble de la vis utilisée dans l'assemblage selon revendication 1, caractérisé par le fait qutil comporte, autour d'un noyau central de dia- mètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la virole déforma- ble, des lobes en saillie dont la disposition et le profil sont conju- gués avec ceux des épanouissements du logement de la tête de vis, les dimensions radiales de l'outil étant progressivement décroissantes sur une partie de sa longueur vers son extrémité.