Brevet FR2539660A1 — publié le 19840727

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le découpage du fil espaceur des aiguilles de combustible nucléaire et applicable plus généralement au découpage de toute pièce métallique min- ce et allongée disposée sur un support de dimensions plus importantes. Les procédés utilisés à l'heure actuelle pour désolidariser le fil espaceur des aiguilles de combusti- ble nucléaire lorsque celles-ci ont cessé de fonctionner sont surtout des procédés mécaniques consistant d'abord à désolidariser le point de fixation du fil sur l'ai- guille à l'aide d'un outil tournant ou par fusion du fil et du point de soudure à l'aide d'un arc électrique ou d'une source haute fréquence, avant de morceler le fil, toujours à l'aide de procédés mécaniques Ces méthodes, qui ne sont pas répétitives, demandent une reconnaissan- ce de positionnement du fil, c'est-à-dire de son orien- tation par rapport à l'aiguille, et, après avoir désoli- darisé le fil, il n'est pas toujours facile de le morce- ler De plus, on est obligé de travailler au contact de l'élément à détruire. La présente invention a justement pour but d'éliminer ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif qui assurent le découpage du fil espaceur sans nécessiter une reconnaissance de positionnement du fil et qui permet la destruction et le découpage de celui-ci avec une cadence très rapide. Selon la principale caractéristique du procé- dé objet de l'invention, le fil étant enroulé autour d'une pièce support de forme allongée sur au moins une partie de la longueur de cette dernière, on fait jaillir une série d-'arcs électriques entre au moins une électro- de et la pièce support de sorte que chaque point de la surface extérieure de cette dernière situé dans un plan transversal donné soit frappé par au moins l'un des arcs. Selon une autre caractéristique de ce procédé, après avoir fait jaillir une série d'arcs électriques dans un plan transversal de la pièce support, on-fait avancer cette dernière d'une longueur déterminée afin de srecommencer l'opération dans un autre plan transversal. Eventuellement, on peut prévoir une étape sup- plémentaire consistant à faire jaill ir un arc électrique apte à détruire un point de soudure du fil sur la pièce. D'autre part, afin de protéger les extrémités des élec- l Otrodes contre l'oxydation, il est utile de prévoir un balayage de la zone o jaillissent les arcs à l'aide d'un gaz neutre, par exemple de l'argon. L'invention a également pour objet un disposi- tif pour la mise en oeuvre de ce procédé Selon la prin- cipale caractéristique de ce dispositif, celui-ci com- prend: un support percé d'une ouverture permettant le passage de la pièce autour de laquelle est enroulé le fil, au moins une électrode montée sur ledit support, et un dispositif permettant de faire jaillir un arc élec- trique entre l'électrode et la pièce. Selon une autre caractéristique de ce disposi- tif, celui-ci peut également comporter une pièce creuse présentant une ouverture permettant le passage de la pièce supportant le fil et disposée en aval du support par rapport au sens de déplacement de cette dernière, l'extrémité de la pièce creuse la plus proche du support ayant une forme telle qu'elle provoque le décollement du fil de la pièce autour de laquelle il est enroulé au fur et à mesure de l'avancement de celle-ci. Enfin, selon une dernière caractéristique du dispositif objet de l'invention, celui-ci peut être équipé d'une pièce creuse placée en amont du support par rapport au sens de déplacement de la pièce sur laquelle est enroulé le fil, ladite pièce creuse présentant une 253966 a ouverture permettant le passage de la pièce supportant le fil, mais dont les dimensions sont au plus égales à celles de l'ouverture ménagée dans le support. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une-vue sch&ématique,-en pers- pective de l'ensemble du dispositif objet de l'inven- tion, la figure 2 est une vue schématique en coupe montrant la disposition des électrodes dans le disposi- tif de la figure 1, la figure 3 est une vue semblable à la figu- re 2 illustrant une autre disposition des électrodes, la figure 4 est une vue schématique en coupe latérale illustrant certains incidents qui peuvent se produire lors du découpage du fil, la figure 5 est une vue semblable à la figu- re 4 montrant l'appareil équipé'd'un dispositif permet- tant de séparer le fil de l'aiguille en aval du disposi- tif, et la figure 6 est une vue semblable à la figu- re 4 montrant le dispositif équipé d'une pièce qui per- met d'éviter que le fil ne se décolle trop de l'aiguille en amont des électrodes. Sur la figure 1, on voit que le dispositif objet de l'invention, portant la référence générale 1, se compose essentiellement d'un support circulaire 2 sur lequel sont fixées six électrodes telles que 4, réguliè- rement réparties sur-le pourtour du support 2 Celui-ci est percé en son centre d'une ouverture 6 permettant le passage de l'aiguille 8 autour de laquelle est enrou- lé le fil espaceur 10, l'aiguille avançant dans le sens de la flèche P L'aiguille 8 est supportée et guidée par ú 53 D 663 une goulotte 12, cette dernière étant fixée sur une em- base 14 qui soutient également le support 2 On voit encore sur la figure deux tuyaux 16 et 18 permettant l'arrivée d'un gaz neutre, par exemple de l'argon, dans l'ouverture 6 à l'endroit-o jaillissent les arcs électriques. Le fonctionnement de l'appareil est le sui- vant: l'aiguille 8 étant immobi lisée-dans une position donnée, on fait jaillir un arc électrique entre chacune des électrodes 4 successivement et l'aiguille 8 Le nom- bre et la disposition des électrodes sont tels que les points d'impact des arcs sur l'aiguille se chevauchent partiellement afin que chaque point de la surface exté- rieure d'une section donnée de l'aiguille 8, c'est-à- dire celle se trouvant sensiblement dans le plan défini par le support 2 et les électrodes 4, soit frappé par au moins l'un des arcs: ainsi on est sûr que l'un au moins de ces derniers frappe le fil 10 et le coupe Une fois que l'on a fait jaillir les arcs sur un tour complet, on fait avancer l'aiguille 8 dans le sens de la flèche F d'une longueur correspondant à la longueur voulue pour les morceaux du fil espaceur et on fait jaillir une nou- velle série d'arcs sur une autre section de l'aiguil- le 8. La figure 2 est une vue schématique en coupe dans le plan défini par les électrodes 4 On voit sur cette figure qu'on fait jaillir d'abord un arc entre l'une des électrodes, par exemple l'électrode 4 a, et l'aiguille 8, cet arc frappant également le fil 10 dans le cas particulier de la figure 2 Si le fil 10 n'était pas dans la position représentée sur cette figure, il serait frappé par l'un des arcs jaillissant entre les autres électrodes par exemple 4 b, 4 c, etc puisque non seulement les points d'impact se recouvrent mais qu'on peut également prévoir un temps de chevauchement entre deux arcs consécutifs Le S électrodes sont reliées à un générateur haute fréquence (non représenté) tandis que la pièce 8 est en contact électrique avec la goulotte 12 qui sert de prise de masse afin, que l'arc puisse jaillir entre chaque électrode 4 et l'aiguille 8 Un tel dispo- sitif permet non seulement de découper le fil en mor- ceaux de longueur déterminée, mais encore de le désoli- dariser de l'aiguille a par destruction et Lissage des points de soudure-à l'aide des arcs. A titre d'essai, on a réalisé une installation expérimentale comprenant deux postes de soudure, une ar- moire d'automatisme et deux générateurs d'amorçage à haute fréquence dont chacun alimente 3 des 6 électrodes de l'installation Un commutateur tournant distribue la puissance successivement sur les différentes électrodes ou torches avec un temps de chevauchement, de sorte que l'arc est transféré d'une électrode à l'autre et balaie ainsi toute la circonférence de l'aiguille On a pu constater que la puissance nécessaire était très faible puisqu'on ne dépassait pas 50 A à basse tension, ce qui pose peu de problèmes de refroidissement de la torche. Pour fondre le point de soudure du fil sur l'aiguille, l'intensité utilisée était d'environ 45 A, la même in- tensité étant nécessaire pour lisser les points de sou- dure afin qu'ils ne forment pas des aspérités risquant d'accrocher dans les appareils de -retraitement Enfin, pour le découpage du fil en morceaux de longueur déter- minée, une intensité de 20 A s'est avérée suffisante lorsque le fil a un diamètre de 12/10 de mm. On a encore prévu des dispositions permettant d'éviter certains incidents qui peuvent se produire avec cet appareil La figure 4 illustre les deux principaux types d'incident qui risquent de se produire Lorsqu'on a coupé le fil en un point déterminé, la partie aval 10 a de celui-ci peut venir se recoller à l'aiguille, simple- ment par contact ou par gravité, ou encore à cause de son élasticité D'autre part, la partie amont 10 b du fil peut se relever et provoquer encore deux types de pro- blème: ou bien il se relève beaucoup comme dans le cas de la figure 4 et vient buter contre le support 2 en un point situé au-delà du passage annulaire 6 et ne peut évidemment pas être coupé; ou bien il se relève un peu moins et passe dans l'orifice 6 mais risque de venir se coller sur l'une des électrodes, ce qui rend impossible le jaillissement d'un arc entre celles-ci et le fil. Les figures 3, 5 et 6 illustrent les solutions qu'on a prévu pour éviter ces inconvénients Alors que, sur la figure 2, les extrémités des électrodes 4 se. trouvent exactement sur la paroi de l'orifice 6, dans le cas de la figure 3, les extrémités des électrodes se trouvent sur un cercle de diamètre plus grand que celui du passage 6, par exemple sur un cercle de diamètre mm alors que le passage 6 a un diamètre de 15 mm On voit sur la figure 3 que même si le fil 10 se détache de l'aiguille 8, son extrémité 10 b ne risque pas de venir au contact de l'électrode correspondante, par exemple l'électrode 4 b: il est donc toujours possible de faire jaillir l'arc entre cette dernière et le fil. Pour séparer la partie aval 10 a du fil 10 de l'aiguille 8, on utilise une pièce creuse 20 comme celle qui est représentée sur la figure 5 Celle- ci présente une ouverture 21 permettant le passage de l'aiguille 8: dans le cas d'une aiguille cylindrique, cette ouverture a la forme d'un passage cylindrique de diamètre légère- ment supérieur à celui de l'aiguille L'extrémité 22 de la pièce 20 la plus proche du support 2 a une forme en biseau avec un chanfrein très allongé afin que la partie aval 10 a du fil 10 soit soulevée et écartée de l'aiguil- le 8 au fur et à mesure que celle-ci avance. Enfin, la figure 6 illustre le dispositif uti- lisé pour éviter que la partie amont du fil ne s'écarte ú 53 d 663 trop de l'aiguille 8 et puisse passer dans l'ouverture 6 Pour cela,on interpose entre le support 2 et la gou- lotte 12 une pièce cylindrique creuse 24 dont le diamè- tre intérieur est au plus égal à celui de l'orifice 6: ainsi, l'extrémité lob du fil 10 est bloquée contre la paroi interne 26 de la pièce 24 et on est sur qu'elle ne viendra, pas buter contre la-face amont du support 2, cax la pièce 24 est en contact avec, cette dernière. Des essais qui ont été réalisés ont montré que la pénétration des impact des soudures sur la gaine de l'aiguille 8 ne dépassait pas les deux tiers de l'épais- seur dans le cas le plus défavorable; d'autre part, une étude micrographique a montré qu'il n'y avait pas de fissure ou d'amorce de fissure pouvant affecter la ré- sistance de la gaine. Ainsi, le procédé et le dispositif de linven- tion présentent de nombreux avantages puisqu'ils permet- tent le découpage du fil espaceur des aiguilles de com- bustible avec une cadence très rapide et avec la certi- tude de couper le fil dans une section donnée quelle que soit la position et l'orientation de l'aiguille par rap- port au support 2 De plus, il n'y a pas de contact avec les pièces et on n'est pas gêné par une éventuelle dé- formation de l'aiguille Enfin, on peut supprimer les surépaisseurs du point de soudure puisque, avec un arc électrique, il est possible d'étaler celui-ci sur une surface suffisamment grande pour qu'il n'y ait plus d'aspérité. Il est bien entendu que l'invention ne se li- mite pas au seul mode de réalisation qui vient d'être décrit mais qu'on peut apporter des variantes sans sor- tir pour autant du cadre de l'invention Par exemple, si on a décrit un dispositif comportant six électrodes, le nombre de celles-ci peut varier et sera choisi par l'homme de l'art en fonction des dimensions des pièces à 253,660 traiter Il en est de même en ce qui concerne le choix de l'intensité à utiliser pour découper le fil ou détruire les points de soudure Enfin, si on a décrit l'invention dans le cas particulier du découpage du fil espaceur des aiguilles de combustible nucléciare, l'invention peut également s'appliquer à d'autres domaines et en particu- lier chaque fois qu'il s'agit de découper une pièce min- ce-et allongée, par exemple un tube de faible diamètre, enroulée sur un support de dimensions plus importantes: celui-ci peut être un tube ou un support cylindrique ou éventuellement une pièce allongée de section quelconque pourvu qu'on puisse faire jaillir des arcs électriques sur toute la périphérie de cette dernière afin de décou- per la pièce qui est enroulée sur le support. REVENDICATIONS 1 Procédé de découpage d'un fil ( 10) ou d'une pièce métallique mince et allongée enroulé autour d'une pièce support ayant elle-même une forme allongée ( 8) sur au moins une partie de la longueur de cette dernière, caractérisé en ce qu'on fait jaillir une série d'arcs électriques entre au moins une électrode î 4 Y et la p ièce ( 8) de sorte que chaque point de la surface extérieure de cette dernière situé dans un plan transversal donné soit frappé par au moins l'un des arcs. 2 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'après avoir fait jaillir une série d'arcs électriques dans un plan transversal de la pièce ( 8), on fait avancer cette dernière d'une longueur déterminée afin de recommencer l'opération dans un autre plan transversal. 3 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend une étape-supplémentaire con- sistant à faire jaillir un arc électrique apte à détrui- re un point de soudure du fil ( 10) sur la pièce ( 8). 4 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on réalise un balayage de la zone o jail- lissent les arcs à l'aide d'un gaz neutre. Dispositif pour la mise en oeuvre du procé- dé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ca- ractérisé en ce qu'il comprend: un support ( 2) percé d'une ouverture ( 6) permettant le passage de la pièce ( 8), au moins une électrode ( 4) montée sur ledit sup- port ( 2), et un dispositif permettant de faire jaillir un arc élec- trique entre l'électrode ( 4) et la pièce ( 8). 6 Dispositif selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre une pièce creuse ( 20) présentant une ouverture rapport au sens de déplacement de cette dernière, l'ex- trmité de la pièce creuse ( 20) la plus proche du sup- port ( 2) ayant une forme telle qu'elle provoque le dé- collement du fil ( 10) de la pièce ( 8) au fur et à mesure de l'avancement de celle-ci. 7 Dispositif selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre une pièce creuse ( 24) placée en amont du support ( 2) par rapport au sens de déplacement de la pièce ( 8), ladite pièce creuse ( 24) présentant une ouverture ( 26) permettant le passage de la pièce ( 8) mais dont les dimensions sont au plus éga- les à celles de l'ouverture ( 6) ménagée dans le sup- port ( 2).