Brevet FR2524133A1 — publié le 19830930

L'invention concerne un dispositif de contrôle de la plaque tu- bulaire d'un échangeur de chaleur. Les échangeurs de chaleur tels que les générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent une plaque tubulaire de grande épaisseur sur laquelle est monté le faisceau tubulaire. Les tubes du faisceau traversent la plaque depuis sa face d'en- trée en contact avec le fluide primaire, jusqu'à sa face de sortie en con- tact avec le fluide secondaire. Dans les générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression, l'eau primaire arrive dans la boite à eau dont une des parois est constituée par la face d'entrée de la plaque tubulaire sur laquelle affleu- rent les extrémités des tubes. De l'eau alimentaire est introduite dans la partie du générateur de vapeur sitée au-dessus de la plaque tubulaire et vient en contact avec les tubes du faisceau à l'intérieur desquels circule le fluide primaire. La chaleur du fluide primaire permet la vaporisation de l'eau alimentaire. La face de sortie de la plaque tubulaire est recouverte par un revêtement inoxydable. Après le montage du faisceau tubulaire, il est nécessaire de con- trôler l'état de la plaque tubulaire, et en particulier, de contr 8 ler la zone de cette plaque tubulaire située sous le revêtement, des défauts pou- vant apparaître dans cette zone. Le contrôle doit se faire à partir de la boite à eau du généra- teur de vapeur, c'est-à-dire à partir de la face d'entrée de la plaque tu- bulaire. Des sondes de contrôle doivent donc être introduites dans chacun des tubes traversant la plaque tubulaire successivement pour effectuer le contr 8 le de la zone située au voisinage de la face de sortie de la plaque tubulaire, autour du tube considéré. Les sondes doivent donc pouvoir se déplacer en translation à l'in- térieur du tube sur toute la traversée de la plaque tubulaire, cette traver- sée étant de l'ordre de 600 mm, et en rotation autour de l'axe du tube pour effectuer le contrôle de la portion de plaque tubulaire située autour du tube. On connaît des dispositifs d'inspection des tubes d'un généra- teur de vapeur constitués par un ensemble pouvant se déplacer en transla- tion dans le tube 8 grâce à un câble possédant une rigidité suffisante pour exercer une poussée sur le dispositif d'inspection Ce dispositif peut être introduit dans chacun des tubes successivement et comporte un support muni de moyens de fixation sur la face d'entrée de la plaque tubulaire. Le but recherché étant de faciliter le passage du dispositif d' d'inspection sur toute la longueur du tube qui est plié en U à sa partie supérieure, la partie active du dispositif comportant la sonde de contrôle présente des moyens de guidage permettant à cette partie active de suivre la courbure du tube ainsi On ne peut cependant assurer/un très bon centrage de la sonde dans le tube. Dans le cas de l'inspection des défauts sous revêtement de la plaque tubulaire, de tels dispositifs ne sont pas satisfaisants car on recherche avant tout un centrage parfait de la sonde au niveau de la face de sortie de la plaque tubulaire puisque la sonde est alors mise en rota- tion autour de l'axe du tube pour inspecter la zone de la plaque tubulaire située à la périphérie du tube. D'autre part dans les dispositifs de l'art antérieur, les moyens de déplacement de la sonde doivent être placés dans le prolongement de l'axe du tube pour que la poussée permettant le déplacement du dispositif d'ins- pection soit exercée dans la bonne direction. Pour l'inspection de la plaque tubulaire, au niveau des tubes pé- riphériques qui sont très proches les uns des autres, on ne peut assurer une disposition convenable des moyens de déplacement de la sonde Il en est ainsi à cause de la forme bombée du fond du générateur de vapeur constituant la paroi externe de la boite à eau. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de con- tr 8 le de la plaque tubulaire d'un échangeur de chaleur sur laquelle est mon- té un faisceau de tubes traversant la plaque depuis sa face d'entrée sur laquelle affleurent les tubes jusqu'à sa face de sortie par o ressortent les tubes du faisceau, comportant une partie motrice montée sur un support muni de moyens de fixation sur la face d'entrée de la plaque tubulaire et entrainée en rotation et en translation suivant l'axe des tubes par des moyens d'entrainement fixés sur le support et une partie active comportant une sonde de contrôle et des moyens de guidage de la sonde à l'intérieur des tubes, le contr 8 le de la plaque tubulaire étant effectué depuis l'intérieur de chacun des tubes du faisceau successivement, ce dispositif de contrôle permettant un centrage parfait dela sonde dans les tubes et l'inspection de la zone périphérique de la plaque tubulaire, malgré la forme bombée du fond de l'échangeur de chaleur. Dans ce but, la partie active du dispositif est constituée par un arbre central portant la sonde de façon rigide/et par au moins une douil- le de guidage du dispositif montée rotative sur l'arbre central, autour de l'axe de cet arbre confondu avec l'axe du tube dans lequel la partie active du dispositif est introduite, la douille comportant dans sa paroi latérale, au moins deux ensembles espacés suivant la direction axiale de trois ouvertures disposées à 1200 renfermant chacune une bille saillante vers l'extérieur et montée rotative pour son roulement sur la surface in- térieure des tubes et la partie active est reliée à la partie motrice par une articulation permettant un désalignement entre l'axe de la partie ac- tive et l'axe de rotation de la partie motrice. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant dé- crire à titre d'exemples non limitatifs, en se reportant aux figures join- tes en annexe, deux modes de réalisation d'un dispositif de contr 8 le sui- vant l'invention, utilisable pour le contrôle de la plaque tubulaire d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. La figure 1 représente l'extrémité d'un dispositif de contr 8 le suivant l'invention dans une vue avec coupe partielle par un plan de symé- trie. La figure 2 représente un dispositif selon l'invention, suivant une première variante, en position de travail à l'intérieur d'une plaque tubulaire de forte épaisseur. Sur la figure 1, on voit l'extrémité d'un dispositif de contr 8 le suivant l'invention comportant la partie active 1 de celui-ci, l'extrémité 2 de la partie motrice et l'articulation 3 faisant la jonction entre la partie motrice et la partie active. La partie motrice comporte un câble 5 d'une rigidité suffisante pour exercer une poussée sur le dispositif de contr 8 le et pour l'entrainer en rotation à l'intérieur d'un tube Le câble 5 servant à l'alimentation de la sonde et au recueil des informations de cette sonde est relié à une pièce de jonction 6 qui est elle-même reliée de façon articulée à la par- tie active 1 par l'intermédiaire de la pièce 3. La pièce 3 est réalisée sous la forme d'une double articulation à cardan permettant de transmettre les mouvements de rotation et de trans- lation du câble 5 à la partie 1 du dispositif de contr 8 le, même dans le cas o un certain désalignement existe entre la partie motrice et la par- tie active du dispositif de contrôle. La partie active du dispositif de contr 8 le comporte un arbre central 8 relié par l'intermédiaire d'une pièce de jonction 9 à l'articu- lation 3. Sur une partie élargie de cet arbre 8 est fixée une sonde à cou- rant de Foucault 10 grâce à une vis 11 La sonde 10 est ainsi solidaire de l'arbre central 8. Sur l'extrémité de l'arbre 8 est montée rotative autour de l'axe 12 du dispositif une douille 14, grâce à des paliers à billes 16 et 18. La douille 14 comporte des ouvertures 15 recevant chacune une bille 17 maintenue légèrement saillante par rapport à la surface externe de la douille 14, grâce à une coupelle annulaire 20 en deux parties main- tenues écartées l'une de l'autre par un ressort 22. Les ouvertures 15 permettent le maintien des billes à l'intérieur de la douille 14, tout en les laissant mobiles en rotation à l'intérieur de leur logement. Les ouvertures 15 sont disposées suivant trois rangées de direc- tion axiale disposées à 1200 sur la surface latérale de la douille 14. Le diamètre externe de la douille à billes ainsi constituée cor- respond exactement au diamètre intérieur des tubes du faisceau, si bien que cette douille à billes peut réaliser un guidage parfait de la partie active du dispositif de contrôle à l'intérieur du tube. En effet, les deux jeux de trois billes à 1200 espacées suivant la direction axiale de la partie active 1 permettent un centrage parfait de cette partie active donc de la sonde 10 à l'intérieur du tube et indé- pendamment de tout autre élément de guidage. Une vis 25 permet l'assemblage de la partie active du dispositif de contrôle. Le dispositif de contr 8 le représenté à la figure 2, en position de travail à l'intérieur d'un tube 30 a traversant la plaque tubulaire 31 d'un générateur de vapeur de très forte épaisseur, comporte une partie active 32 et une articulation 33, en tout point identiques à la partie ac- tive l et à l'articulation 3 représentées sur la figure 1. Pour permettre un meilleur guidage du dispositif de contr 8 le à l'intérieur du tube dans sa traversée de la plaque de forte épaisseur, la pièce de raccordement 36 de la partie motrice du dispositif de contrôle est reliée à l'articulation 33 par l'intermédiaire d'une seconde pièce d'articulation 34 et d'un ensemble de guidage intermédiaire 35. Dans le dispositif représenté à la figure 1, la pièce de raccor- dement intermédiaire 6 équivalente de la pièce 36 était raccordée directe- ment à la pièce d'articulation 3 équivalente de la pièce d'articulation 33. Le dispositif de raccordement intermédiaire 35 permet un meilleur guidage du dispositif de contr 8 le à l'intérieur de la plaque tubulaire. La partie motrice du dispositif de contr 8 le est constituée par un câble rigide 40 pour l'alimentation de la sonde et le recueil des in- formations relié à la pièce de liaison 36 elle-méme montée mobile en rota- tion autour de l'axe 42 à l'intérieur d'un dispositif de support 41. Le support 41 est monté mobile en translation dans la direction de l'axe 42, sur un support fixe 45 grâce à une colonne de guidage 46. Des moyens moteurs permettent de mettre en rotation autour de l'axe 42 la partie motrice du dispositif de contrôle et d'autres moyens moteurs permettent le déplacement en translation de l'ensemble 41 sur le- quel la partie motrice est montée rotative par l'intermédiaire d'un palier à roulement 47. Le support 45 est fixé sur la face d'entrée 48 de la plaque tubu- laire 31 par deux mandrins 50 engagés dans des tubes 30 du faisceau dispo- sés au voisinage du tube 30 a dans lequel on effectue l'inspection et ma- noeuvrés par des excentriques 51 solidaires de poignées d'actionnement 52. L'ensemble de contr 8 le peut ainsi être déplacé d'une zone à une autre de la plaque tubulaire et fixé sur celle-ci pour l'inspection de la plaque tubulaire par l'intérieur des tubes disposés dans la zone correspon- dante. L'ensemble de guidage 35 comporte, en dehors des pièces extrêmes de laison aux articulations 33 et 34,deux douilles de guidage 55 et 56 com- portant chacune trois ouvertures à 1200 renfermant des billes 57 et 58 maintenues légèrement saillantes par rapport à la surface externe des douil- les 55 et 56 par des coupelles 59 et 60 Les douilles 55 et 56 sont montées rotatives sur un arbre central 61 par l'intermédiaire de paliers à roule- ment. L'arbre central 61 est relié à chacune de ses extrémités à l'une 3-5 des pièces de liaison de la partie de guidage 35 aux articulations 33 et 34. Le dispositif suivant l'invention permet un guidage et un centrage parfaits de la sonde à l'intérieur du tube dans lequel elle est engagée, grâce aux deux jeux de trois billes à 1200 espacés suivant la longueur de la douille de guidage de la partie active du dispositif. Dans le cas d'une plaque de forte épaisseur, comme représenté à la figure 2, on améliore encore le guidage en prévoyant d'autres douil- les de guidage entre la partie motrice et la partie active du dispositif. Le guidage du dispositif à l'intérieur du tube est d'autre part totalement indépendant des moyens d'entrainement en rotation et transla- tion solidaires du support fixé su la face d'entrée de la plaque tubu- laire. Il peut exister un désalignement entre l'axe de la partie motri- ce et l'axe de la partie active, grâce aux articulations à cardan joignant ces deux parties du dispositif. En particulier, pour l'examen de la partie périphérique de la plaque tubulaire, le dispositif suivant l'invention permet de déplacer le dispositif d'inspection en translation et en rotation, tout en plaçant les moyens d'entraînement du dispositif légèrement vers l'intérieur de la pla- que tubulaire On peut donc accèder/aux tubes périphériques de la plaque tubulaire malgré la forme bombée du fond fermant la boite à eau du géné- rateur de vapeur. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui vien- nent d'être décrits; elle en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'on peut imaginer l'utilisation d'une partie de guidage d'une longueur quelconque composée d'un nombre de douilles quelcon- que suivant l'épaisseur de la plaque tubulaire à inspecter. On peut également imaginer des moyens de déplacement en rotation et en translation quelconques de la partie motrice du dispositif; cette partie motrice peut être constituée par une pièce de liaison rigide sur laquelle est raccordé un câble ou par un câble rigide entrainé en transla- tion et en rotation. Dans le cas de l'inspection des défauts sous revêtement d'une plaque tubulaire de forte épaisseur, on utilise de préférence une sonde à courants de Foucault mais il est également possible d'utiliser le disposi- tif suivant l'invention pour le déplacement d'une sonde quelconque permet- tant l'inspection d'une plaque tubulaire. Enfin, le dispositif suivant l'invention peut être utilisé non seulement pour l'inspection des plaques tubulaires des générateurs de va- peur des réacteurs nucléaires à eau sous pression mais également pour l'ins- pection des plaques tubulaires d'autres types d'échangeurs de chaleur. 2 524133 REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de la plaque tubulaire d'un échangeur de chaleur sur laquelle est monté un faisceau de tubes traversant la pla- que depuis sa face d'entrée ( 48) sur laquelle affleurent les tubes ( 30) jusqu'à sa face de sortie par o ressortent les tubes ( 30) du faisceau, comportant une partie motrice ( 5, 40) montée sur un support ( 41) muni de moyens de fixation ( 50, 51, 52) sur la face d'entrée ( 48) de la plaque et tubulaire et entrainée en rotation/en translation suivant l'axe des tubes par des moyens d'entrainement fixés sur le support ( 41) et une partie ac- vive ( 1, 32) comportant une sonde de contr 8 le ( 10) et des moyens de gui- dage ( 17) de la sonde à l'intérieur des tubes ( 30), le contrôle de la pla- que tubulaire étant effectué depuis l'intérieur de chacun des tubes ( 30) du faisceau successivement, caractérisé par le fait que la partie active ( 1, 32) du dispositif est constituée par un arbre central ( 8) portant la sonde ( 10) de façon rigide et au moins une douille de guidage ( 14) du dispositif montée rotative sur l'arbre central ( 8), autour de l'axe de cet arbre ( 8) confondu avec l'axe du tube ( 30) dans lequel la partie active du dispositif est introduite, la douille ( 14) comportant, dans sa paroi latérale, au moins deux ensem- bles espacés suivant la direction axiale, de trois ouvertures ( 15) dispo- sées à 1200 renfermant chacune une bille ( 17) saillante vers l'extérieur et montée rotative pour son roulement sur la surface intérieur du tube ( 30), et que la partie active ( 1) est reliée à la partie motrice ( 5) par une ar- ticulation ( 3) permettant un désalignement entre l'axe de la partie active ( 1, 32) et l'axe de rotation de la partie motrice ( 5, 40) 2. Dispositif de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'entre la partie motrice ( 40) et la partie acti- ve ( 32) du dispositif est disposé un ensemble de guidage ( 35) constitué par au moins une douille de guidage ( 55, 56) montée rotative sur un arbre central intermédiaire ( 61) dirigé suivant l'axe du tube ( 30 a) et comportant, dans sa paroi latérale, des ouvertures à 1200 renfermant chacune une bille saillante vers l'extérieur ( 57, 58) pour son roulement sur la surface in- térieure du tube ( 30 a), l'arbre central intermédiaire ( 61) étant relié à ses extrémités par l'intermédiaire d'articulations ( 33, 34), à la partie motrice ( 40) et à la partie active ( 32) du dispositif, respectivement. 3. Dispositif de contrôle suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, dans le cas du contrôle de la zone située sous le revêtement de la face de sortie d'une plaque tubulaire d'un générateur de vapeur d'un réacteur à eau sous pression, caractérisé par le fait que la sonde est une sonde à courants de Foucault. 4. Dispositif de contrôle suivant l'une quelconque des revendi- cations 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que la partie motrice du dispositif est constituée au moins partiellement par un câble rigide ( 5, 40).