Brevet FR2544454A1 — publié le 19841019

La présente invention se rapporte à un dis- positif de fixation démontable d'une structure interne contre une paroi de section circulaire formée à l'in- térieur d'une enveloppe telle qu'un conduit ou un ré- cipient. Un tel dispositif s'applique en particulier à la fixation de certaines structures à l'intérieur du circuit primaire des réacteurs à eau Toutefois, cette application n'est pas limitative et le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans tous les cas o il est nécessaire de fixer de façon démontable-une structure à l'intérieur d'une paroi de section circu- laire sans endommager cette paroi et sans qu'il existe un jeu entre la structure interne et la paroi dans laquelle elle est fixée. Dans le cas particulier de la fixation des structures internes dans les enceintes et les conduits du circuit primaire des réacteurs nucléaires à eau sous pression, cette fixation doit répondre à des con- ditions très difficiles à satisfaire En effet, la fixation des structures internes ne doit pas porter atteinte à la sécurité de l'enveloppe de pression du réacteur et elle doit permettre l'inspection en servi- ce de l'enveloppe par l'intérieur du circuit primaire. Cette dernière astreinte exige la démontabilité des structures internes et l'absence de relief sur la paroi interne de l'enveloppe de pression De plus, en raison des forces hydrodynamiques engendrées par l'écoulement du réfrigérant, le maintien des structu- res internes doit être effectué sans jeu pour éviter les vibrations En outre, pour ne pas augmenter la perte de charge du circuit, le dispositif de fixation des structures internes doit présenter autant que pos- sible un encombrement minimum Enfin, le démontage des structures internes doit pouvoir être effectué à dis- tance dans les parties les plus radioactives du cir- cuit, ce qui interdit l'utilisation de mécanismes com- plexes. Dans l'état actuel de la technique, la f ixa- tion de certaines structures internes des réacteurs nucléaires est parfois réalisée par serrage thermique. Cette technique de fixation consiste à utiliser l'élé- vation de température d'un circuit pour mettre à pro- fit une dilatation thermique de la structure interne supérieure à celle de l'enveloppe de pression A cet effet, on utilise pour les deux structures des maté- riaux présentant des coefficients de dilatation ther- mique différents. Cette technique classique présente cepen- dant plusieurs inconvénients En premier lieu, la di- latation thermique différentielle entre les matériaux constituant les deux structures est faible, de telle sorte qu'elle nécessite des usinages très précis De plus, elle a pour conséquence des dilatations diffé- rentielles longitudinales qui peuvent engendrer des risques divers Elle peut aussi entraîner des con- traintes élevées dans l'enveloppe de pression Enfin, les pièces sont usinées de façon à être fixées à la température normale de fonctionnement du réacteur, ce qui implique que les structures internes soient main- tenues avec du jeu à l'état froid et entraîne un ris- que élevé de vibrations dans cette situation. La présente invention a précisément pour objet un dispositif de fixation démontable ne présen- tant pas les inconvénients de cette technique anté- rieure et permettant notamment d'assurer de façon par- ticulièrement simple une fixation à froid démontable et sans jeu pouvant être utilisée dans tous les cas o une fixation de ce type est souhaitable. A cet effet et conformément à la présente invention, il est proposé un dispositif de fixation démontable d'une structure interne contre une paroi de section circulaire formée à l'intérieur d'une envelop- pe, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une pièce annulaire déformable comportant des patins en relief régulièrement répartis sur la périphérie de sa face externe, le diamètre extérieur de ladite pièce au droit des patins étant légèrement supérieur au diamè- tre de ladite paroi interne lorsque le dispositif est au repos, et pouvant être réduit à une valeur infé- xieure au diamètre de ladite paroi interne lorsque des forces radiales sont appliquées entre les patins à l'intérieur de ladite pièce annulaire déformable. Dans le cas d'une enveloppe sous pression, la pièce annulaire déformable peut présenter la forme d'une virole comportant une série de patins en relief à chacune de ses extrémités, de façon à constituer une structure interne de sécurité permettant de limiter à une valeur donnée le débit de fuite en cas de rupture de l'enveloppe sous pression. Dans le cas o la structure interne comporte un conduit disposé à l'intérieur de la pièce annulaire déformable, afin notamment de séparer deux écoulements de fluide, ce conduit peut être relié à la pièce annu- laire déformable par des ailettes radiales situées entre les patins, de telle sorte que lesdites forces radiales puissent être appliquées au conduit interne et transmis à la pièce annulaire déformable par lesdi- tes ailettes Dans ce cas, la pièce annulaire déforma- blé peut présenter la forme d'une virole constituant une structure interne de sécurité lorsque l'enveloppe est sous pression Le conduit interne peut aussi être fixé ' l'intérieur de l'enveloppe par plusieurs an- neaux répartis le long de ce conduit. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, différentes variantes de réalisation du dispositif de fixation démontable selon l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente en section droite un disposi- tif de fixation démontable selon l'invention appli- qué contre la paroi interne circulaire d'une enve- loppe sur la moitié supédeuredelafigure, et en cours de montage ou de démontage, sur la moitié inféieurede la figure; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un conduit sous pression dans lequel a été fixé un man- chon de sécurité à l'aide du dispositif de fixation démontable selon l'invention, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un récipient sous pression à l'intérieur duquel a été monté un manchon de sécurité de la même manière que sur la figure 2; et la figure 4 représente en section droite la fixation d'un conduit interne à l'intérieur d'un conduit de plus grand diamètre au moyen du dispositif selon l'invention. Comme l'illustre en particulier la figure 1, le principe du dispositif de fixation selon 1 'inven- tion est particulièrement simple. Ce dispositif 10 comprend essentiellement une pièce annulaire déformable 11 de plus ou moins grande longueur Comme on le verra ultérieurement, la pièce 11 peut ainsi constituer un simple anneau lors- qu'elle est courte ou au contraire une virole lors- qu'elle est plus longue. Conformément à l'invention, la pièce annu- laire 11 est munie, sur sa face externe, d'un certain nombre de patins 12 ( 4 dans la variante de réalisation représentée) Ces patins 12 sont disposés à interval- les réguliers à la périphérie de la pièce 11 (par exemple à 900 les uns des autres sur la figure 1) La surface externe 13 de chacun des patins 12 définit en section droite un arc de cercle concentrique au reste de la pièce 11. Lorsqu'elle est au repos, la pièce Il pré- sente au droit des patins 12 (c'est-à-dire au niveau des surfaces 13) un diamètre externe légèrement supé- rieur au diamètre interne défini par la paroi interne cylindrique 14 de la pièce 16 dans laquelle on désire fixer le dispositif. Conformément à l'invention, la pièce 11 peut être déformée pour perdre sa forme annulaire, mais sans que sa longueur circonférentielle ne soit modi- fiée En conséquence, il est possible en appliquant à l'intérieur de cette pièce des forces radiales F au milieu des intervalles formés entre les patins 12 (c'est-à-dire à 450 par rapport à ceux-ci sur la figu- re 1) de déformer la pièce 11 comme on l'a représenté sur la moitié inféaieurede la figure 1 Cela se traduit par un accroissement du diamètre de la pièce 11 à ce niveau Etant donné que la longueur circonférentielle de cette pièce reste constante, le diamètre de la piè- ce 11 au droit des patins (c'est-à-dire au niveau des surfaces 13) est donc réduit à une valeur inférieure au diamètre interne de la paroi 14 (flèches F 1 sur la figure 1) Le dispositif 10 peut alors être introduit à froid dans l'alésage 14 ou au contraire être retiré de cet alésage sans difficulté. L'application des forces radiales F peut être réalisée par tout moyen, et notamment à l'aide d'un bras 22 pénétrant axialement à l'intérieur de la pièce 11 et muni de vérins 24 disposés radialement. Lorsque cesse l'application des forces ra- diales F, la pièce 11 tend à reprendre sa forme norma- le Lorsque ce relâchement est réalisé à la suite de l'introduction de la pièce à l'intérieur de la paroi cylindrique 14, il a donc pour effet un serrage élas- tique à froid des patins 12 sur la paroi interne de l'enveloppe 16, comme on l'a représenté sur la moitié supérieure de la figure 1, Bien entendu, le nombre et la géométrie des patins 12 en relief sur la paroi externe de la pièce annulaire déformable 11 sont optimisés en fonction des conditions particulières de l'application envisagée. Le dispositif 10 est réalisé de préférence en métal à haute limite élastique. Un exemple d'application du dispositif selon l'invention est représenté sur la figure 2. Dans cet exemple, l'enveloppe dans laquelle doit être fixé le dispositif selon l'invention est un conduit 16 a sous pression et on utilise le dispositif selon l'invention pour limiter les conséquences d'une rupture éventuelle de ce conduit A cet effet, la piè- ce annulaire présente la forme d'une virole lla por- tant à chacune de ses extrémités une série de patins 12 a régulièrement répartis sur sa périphérie La viro- le lla s'étend sur toute la longueur du conduit 16 a et elle constitue ainsi un manchon de sécurité permettant de limiter le débit de fuite du conduit à une valeur donnée en cas de rupture de ce conduit Dans ce cas, la virole lla constitue à la fois le dispositif de fixation démontable et la structure interne que l'on désire fixer à l'intérieur du conduit. Un tel manchon de sécurité peut notamment être monté dans un conduit du circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, comme l'il- lustre notamment la demande de brevet français n O 79 26871 au nom du Commissariat à l'Energie Atomi- que. Comme l'illustre la figure 3, le dispositif selon l'invention peut aussi remplir la fonction de manchon de sécurité à l'intérieur d'un récipient sous pression 16 b présentant une paroi interne 14 b de sec- tion circulaire Comme dans l'application décrite en se référant à la figure 2, la pièce annulaire déforma- ble présente alors la forme d'une virole llb portant une série de patins 12 b régulièrement répartis à cha- cune de ses extrémités -La virole llb s'étend alors de préférence sur toute la hauteur du récipient 16 b. Toutefois, la pièce annulaire déformable çonstituant le dispositif de fixation démontable selon l'invention peut aussi être distincte de la structure interne que l'on désire fixer à l'intérieur de l'enve- loppe. Dans cet esprit, on a représenté sur la fi- gure 4 l'application du dispositif selon l'invention à la fixation à l'intérieur d'un conduit externe 16 c d'un conduit coaxial interne 18 Le conduit interne 18 peut servir notamment à séparer deux écoulements en sens inverse du fluide caloporteur dans le circuit primaire d'un réacteur nucléaire Une illustration en est également donnée par la demande de brevet français n O 79 26871 précédemment mentionnée - Comme l'illustre la figure 4, le dispositif de fixation du conduit 18 à l'intérieur du conduit 16 c comprend, conformément à l'invention, une ou plusieurs pièces annulaires déformables llc munies à leur péri- phérie de patins régulièrement répartis 12 c. Les pièces llc peuvent être constituées par plusieurs anneaux régulièrement répartis sur toute la longueur du conduit 18 Toutefois, lorsque le conduit 16 c est un conduit sous pression, on peut utiliser le dispositif de fixation pour remplir la fonction de manchon de sécurité décrite précédemment en se réfé- rant à la figure 2 La pièce lic est alors constituée par une virole unique s'étendant sur toute la longueur du conduit 16 c. Lorsqu'on dispose de moyens d'application des forces radiales P sur la ou les pièces llc qui peuvent être introduits entre ces pièces et le conduit interne 18, le supportage de ce dernier par le dispo- sitif selon l'invention peut être réalisé par tout moyen de liaison et notamment par des ailettes lais- sant libres les zones de la ou des pièces llc situées entre les patins, de façon à permettre la déformation de ces pièces. Cependant, on comprendra aisément que dans la plupart des cas, l'encombrement des moyens pour appliquer les forces radiales P est trop important pour permettre leur introduction entre le dispositif de fixation et le conduit interne Dans ce cas le plus usuel représenté sur la figure 4, il est donc néces- saire que-les moyens par lesquels le conduit interne 18 est fixé à la ou aux pièces llc assurent simultané- ment la transmission à celles-ci des forces radiales F qui sont appliquées à l'intérieur du conduit 18. Comme l'illustre la figure 4, ces moyens de liaison sont alors constitués par des ailettes 20 qui sont disposées radialement selon les plans médians par rapport aux espaces séparant les patins 12 c, c'est-à- dire à 450 par rapport aux patins lorsque ceux-ci sont au nombre de quatre, comme l'illustre la figure 4. Bien que l'invention soit particulièrement adaptée à la fixation de structures internes à l'inté- rieur des enveloppes telles que les récipients ou les conduits sous pression du circuit primaire d'un réac- teur nucléaire, on rappelle qu'elle n'est pas limitée à cette application. De plus, si le dispositif selon l'invention peut constituer en lui-même la structure interne à - fixer comme l'illustrent les figures 2 et 3 et s'il peut servir comme l'illustre la figure 4 à fixer un conduit interne à l'intérieur d'un conduit de plus grand diamètre, on conçoit qu'il peut aussi servir à fixer une structure interne de toute autre nature contre la paroi interne de section circulaire d'une enveloppe quelconque. REVENDICATIONS 1 Dispositif de fixation démontable d'une structure intarne (il,18) contre une paroi ( 14) de sec- tion circulaire formée à l'intérieur d'une enveloppe ( 16), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une pièce annulaire déformable ( 11, lla, llb, llc) compor- tant des patins en relief ( 12, 12 a, 12 b, 12 c) réguliè- rement répartis sur la périphérie de sa face externe, le diamètre extérieur de ladite pièce au droit des patins étant légèrement supérieur au diamètre de ladi- te paroi interne lorsque le dispositif est au repos, et pouvant être réduit à une valeur inférieure au dia- mètre de ladite paroi interne lorsque des forces ra- diales (F) sont appliquées entre les patins à l'inté- rieur de ladite pièce annulaire déformable. 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que, l'enveloppe ( 16 a, 16 b) étant sous pression, la pièce annulaire déformable patins ( 12 a, 12 b) en relief à chacune de ses extrémi- tés, ladite virole constituant une structure interne de sécurité permettant de limiter à une valeur donnée le débit de fuite en cas de rupture de l'enveloppe sous pression. 3 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la structure interne comporte un conduit interne ( 18) relié à ladite pièce annulaire déformable (llc) par des ailettes radiales ( 20) si- tuées entre les patins, de telle sorte que lesdites forces radiales (F) puissent être appliquées au con- duit interne ( 18) et transmises à la pièce annulaire déformable (llc) par lesdites ailettes. 4 Dispositif selon la revendication 3, ca- 1 l ractérisé en ce que, l'enveloppe ( 16 c) étant sous pression, la pièce annulaire déformable ( 11 c) présente la forme d'une virole comportant une série de patins ( 12 e) en relief à chacune de ses extrémités, ladite virole constituant une structure interne de sécurité permettant de limiter à une valeur donnée le débit de fuite en cas de rupture de l'enveloppe sous pression. Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que le conduit interne ( 18) est relié par des ailettes ( 20) à plusieurs pièces annulaires déformables ( 11 c) réparties le long du conduit.