Brevet FR2537327A1 — publié le 19840608

TELEMANIPULATEUR POUR GENERATEURS DE VAPEUR DE CENTRALES NUCLEAIRFS L'invention concerne un appareillage télécommandé, polyvalent, destiné à exécuter des interventions de nature multiple (controles, maintenance, réparations, manutentions etc..) à l'intérieur des boites à eau des GV (générateurs de vapeur) de centrales nucléaires. Cet appareillage est caractérisé en ce que l'assemblage de ses éléments constitutifs s'effectue dans la bolte à eau contaminée sans qu'aucun exécutant n t ait à y pénétrer . Il en est de meme de son positionnement. Ce manipulateur d'intervention (MI) balaye l'entière surface de la plaque a tubes. Il balaye également la plaque de partition du GV ainsi que a surface sphérique du bol. Il est caractérisé en ce qu'il comporte en totalité ou partie: - un premier ensemble constitué de plusieurs éléments articulés entre eux, ensemble qui est introduit d'une pièce dans la bolte à eau, pour y être ensuite déployé, - un élément de raccordement figeant la géométrie finale de traxTaiI du manipulateur et servant de chemin de câbles pour les alimentations en fluides des outils embarqués, - des outillages annexes de manutention facilitant l'introduction da manipulateur par le trou d'homme d'accès, ainsi que le montas, la fixation et le positionnement du manipulateur dans le bol. - diverses combinaisons d'outils, interchangeables, se montant à partir du trou d'homme d'accès, sur le manipulateur Le premier ensemble mécanique comprend: a) un mât (vertical en position de travail), b) une poutre reliée au mat par une articulation fixe, poutre sur laquelle circule un chariot porte outil, L'élément de raccordement se compose d'une jambe de force en deux tronçons articulés. Cette jambe porte les canalisations de fluides, elle est rendue solidaire du mât et du bras (poutre) à partir du trou d'homme d'accès, lors de l'introduction du manipulateur. Les pièces annexes comprennant a) un élément de centrage bridé sur la plaque à tubes de l'échangeur (GV), recevant le nez du mat, situé contre la plaque de partition du bol et dans l'alignement ou presque d'une génératrice du trou d'homme, b) une embase motorisée solidarisée à la face du trou d'homme par une patte de fixation, et recevant le pied du mât, c) éventuellement un dispositif ("plafonnier't) de manutention accroché et verrouillé sur la plaque à tube à la verticale du trou d'homme. Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécutiona Les figures la,b situent les boltes à eau des échangeurs (GV) des réacteurs à eau pressurisée. WLa boîte à eau du CV (fig.la,b) est une demi-sphère formée de deux chambres 901 et 902 séparées par une plaque de partition verticale 90-3; ces chambres sont surplombées par la plaque à tubes (PT) 904 de l'échangeur (GV). Chacune possède deux ouvertures: le trou d'homme 905 d'accès, de diamètre 400mm, et la tubulure 906 du circuit primaire de diamètre 800mm environ. Description Ce manipulateur est décrit dans les figures 2 a,b. Il comprend dans tordre chronologique d'installation du manipulateur: a) des parties fixes, de positionnement du télémanipulateur, mises en place avant son introduction, à savoir (figure 2a): - une patte ou gouttière 920, placée au fond du GV et fixée au trou d'homme, qui donne une position fixe repérée au centre du bol pour la mise en place de l'embase 921 du mât de MI; s- un élément de centrage 922 fixé sur PT, à l'aplomb de la position de l'embase dans la gouttière 920, par des doigts engagés dans les tubes du GV. Il comporte en outre un renvoi de cable 923 utilisé pour la manutention de MI et l'engagement du nez de mat. - une embase 921, placée dans son logement sur la patte 920,porteuse d'une butée 924 de positionnement du pied de mât et d'un vérin 925 de bridage "entrepointes" du mât avec l'élément de centrage 922 du nez. A noter que dans une variante l'embase 921 possédera également une unité motrice rotative commandant lrazimuth du manipulateur. b) les éléments du manipulateur proprement dit (fig. 2b): - un mât vertical 930, pivotant sur lui même entre l'élément de centrage 922 et l'embout du vérin 925 de l'embase 921, portant en partie haute une chape 931 sur laquelle la poutre s'articule, et en partie basse une chape 932 de liaison avec l'élément inférieur 933 de la jambe de force. - la poutre (ou bras) 937 de potence qui pivote autour d'un axe horizontal 938 solidaire de la chape 931, commandée par un vérin 935 solidaire du mât 930 qui entraide par une chaine 936 le porte à faux 939 du bras. - un chariot 940 se déplaçant sur cette poutre, porteur d'une ou plusieurs tables élévatrices dotées d'une course z d'une dizaine de centimètres. - suivant les applications, différentes mains montées directement sur les tables élévatrices. - une jambe de force destinée à soulager et à stabiliser la poutre, constituée de deux éléments articulés 933 et 934, respectivement reliés à la chape 932 et à l'extrémité de la poutre. Elle affecte la forme de ciseaux dont l'ouverture est dirigée vers la surface cylindrique. - un dispositif motorisé 950 d'entrainement (figures 3a,b) du bras en rotation (azimuth) monté à l'intérieur du bras Ce dispositif (fig.3a) possède un galet moteur 951 commandé par un motoréducteur 952 attaquant un pignon à renvoi d'angle 953. Cet ensemble est monté sur un ressort de poussée 954 dans une chambre 955, porteuse d'une pièce de butée 956, fixée à la tige du vérin 957 solidaire du bras 937. Le dispositif étant entièrement rétracté dans le bras, le vérin 957 amène au contact de la surface sphérique du bol le galet 951, que le ressort 954 maintient appliqué. L'entrainement du galet par le motoréducteur 952 commande la rotation en azimuth du manipulateur. Le bridage du manipulateur en position (f ig.3b) est effectué par une avance supplémentaire de la tige du vérin, qui, en plaquant la butée 956 sur la surface du bol, comprime le ressort de poussée 954 dans la chambre 955. c) Les parties annexes sont les suivantes - des organes de repèrage de la position et de ltorientation du chariot par rapport à la plaque à tubes (moyens optiques ou télémétriques), - des supports de cables (électriques, optiques, air comprimé etc..), - des codeurs au niveau de chaque degré de liberté du manipulateur : site et azinuth mesurés sur l'embase, position du chariot sur la poutre, orientation du support des tuiles etc.. - des connecteurs, moteurs etc.. Mise en place (figures 4a,b,c,d): A l'aide d'une perche, de l'extérieur du GV, un opérateur fixe l'élément de centrage 922 sur les tubes de PT repérés à l'avance. La patte 920 est placée au fond du bol, sa position à l'aplomb du centrage 922 étant repérée par sa fixation sur les attentes du trou d'homme. L'embase 92t est glissée dans son logement où elle se bride. Le cable de rappel du centrage 922 est fixé au nez du mat 930 du manipulateur pour son 'introduction. Il est amené jusqu'à engagement complet du mât dans le bol (figure 4a), l'extrémité dépassante du bras 937 est maintenue plaquée contre la paroi du trou d'homme. L'action du vérin 935 écarte dans un premier temps le mât 930 afin de ménager la place nécessaire à l'opérateur pour introduire la jambe de force repliée 933-934 et la fixer sur la chape 932 et l'extrémité du bras (fig.4b). Le nez du mât est engagé dans l'élément de centrage 922, puis mis à la verticale en butée 924 sur l'embase qui bride le manipulateur en place par son vérin 925 (fig.4c). Le vérin de mât redresse le bras à l'horizontale, en déployant la jambe de force, et le dispositif motorisé 950 est -- plaqué sur la surface sphérique, complétant le bridage du MI dans le bol (fig.2b). Les changements d'outils sur le chariot 940 sont fait manuellement par un opérateur lorsque le bras est axé sur le trou d'homme (fig.4d). Fonctionnement Ce télEmanipulateur est principalement destiné à de multiples applications citées ci après à titre non limitatif: - décontamination des surfaces de la boîte à eau par aspersion sous pression plaque à tub-e (PT), plaque de partition, bol. Le chariot 940 du bras promène une buse d'aspersion rotative haute pression sur toutes les surfaces et perpendiculairement à celles ci, ainsi que dans les extrémités des tubes du générateur de vapeur; - pose et dépose de protections biologiques sous forme d'écrans.sous la plaque à tubes (PT), en "faux plafond", et devant la plaque de partition; - meulage, ponçage et controle de la surface sphérique du bol.Une meuleuse (fig. 5a,b) est montée sur le chariot dans le prolongement du bras, la surface de contact de la meule est maintenue dans un plan normal à la sphère en déplut de la position excentrée du manipulateur, grâce à une main de travail 961 montée sur un axe vertical 962. La meuleuse, fixée à cette main sur un axe horizontal 963 possède un mouvement d'oscillation vertical 964 correspondant à son débattement maximum sur le bras 937 9 une correction d'azimuth débattant un angle 965 qui permet de maintenir à tout moment la meule (ici, une meule à bande abrasive) dans un plan normal à la sphère, et une course 966 selon l'axe )du bras par laquelle est exercée une poussée constante de la meule sur la- paroi. - controle et usinage des extrémités des tubes du GV (la course Z des tables elévatrices du chariot permet d'engager les têtes des outils de controle ou d'usinage dans les tubes); idem pour la surface de la plaque à tubes et la plaque de partition. - ce manipulateur est également utisable comme manipulateur de service soit pour l'implantation et le fonctionnement d'un chantier possèdant plusieurs postes de travail télécommandés , soit encore pour placer sur la plaque à tubes divers palans de manutention. A noter que pendant toutes les opérations mécaniques entrainant des efforts ou des vibrations d'outils, le bras du manipulateur est bridé en extension contre la paroi sphérique (fig.6). Lorsque la jambe de force 933-934 du manipulateur est déployée, le chariot 940 a un débattement parallèle à la plaque à tubes. Cette configuration est utilisée pour l'ensemble du chantier de pose des plaques de protection, pour tous travaux sur PT et pour le controle-des tubes. Par contre, pour couvrir toute la surface sphérique du bol, les passes de travail doivent décrire des cercles concentriques par variations successives de l'inclinaison du bras. Dans le cas d'un meulage par exemple l'effort exercé par la meuleuse étant normal à l'axe de la poutre, la jambe de force ne sert alors que de chemin de câbles (fig.6). De même, un travail sur la plaque de partition nécessite que le bras reste parallèle à celle ci et décrive des rayons couvrant toute la surface. Un vérin déplace alors une butée qui vient brider le bras en élongation contre la surface sphérique Les mouvements de site sont commandés par le vérin 935 du mât vertical. Les mouvements d'azimuth résultent de l'action du dispositif motorisé qui roule en appui flottant sur la paroi sphérique. Le bridage éventuel du bras contre la paroi sphérique est assuré par une portée déplacée par un vérin de serrage. Le travail mécanique est réalisé par un outil approprié pouvant osciller sur le chariot du bras , et qui , dans le cas d'une intervention sur la surface sphérique, est placé sur une platine inclinable lui permettant de travailler dans un plan vertical diametral du bol sphérique. Revendications du brevet 1. L'invention concerne un télémanipulateur d'intervention pour générateurs de vapeur (GV) de réacteurs nucléaires, caractérisé en ce que ce telémanipulateur est introduit par éléments successifs dans les boutes à eau, que ces éléments y sont déployés puis assemblés sans qu'un opérateur ait à pénétrer dans le GV, caractérisé également en ce qu'il permet d'intervenir sur la plaque à tubes, la plaque verticale de partition, ainsi que sur la surface sphérique. 2. Télémanipulateur selon 1 caractérisé en ce qu'il possède un socle portant une embase élévatrice de bridage, posé sur le fond du bol sphérique, dont la positionnement et la fixation sont assurés par une gouttière de liaison directement fixée au trou d'homme, à l'aplomb dgune pièce de centrage fixée à la plaque à tubes. 3. Télémanipulateur selon 1, constitué d'un mât vertical et d'un bras formant potence sur lequel circule un chariot- équipé d'un plateau élévateur, caractérisé en ce qu'il se décompose en plusieurs ensembles assemblés au fur et à mesure - un premier ensemble constitué de plusieurs éléments articulés entre eux, qui est déployé dans la boîte à eau; - un élément de raccordement assurant des liaisons rigides ou semi rigides; - des outillages annexes de manutention facilitant l'introduction du manipulateur dans le bol du GV ainsi que son positionnement, son montage et sa fixation; - des outils spécifiques montés sur le chariot suivant le type d'intervention envisagé. 4. Télémanipulateur selon 1 et 3, caractérisé en ce que le premier ensemble mécanique comprend le mat (vertical en position de travail) et la poutre ou bras, reliée au mât par une articulation fixe et inclinable dans un plan vertical, qu'il est mis en place par la manoeuvre d'un filin relié à l'élément de centrage et positionnant l'extrémité du mat, qu'il est complété manuellement par un élément de raccordement articulé support des alimentations et pouvant servir de jambe de force, et qu'il est bridé en place par l'embase élévatrice. 5. Télémanipulateur selon 4 où le bras est équipé en son extrémité d'un dispositif motorisé de rotation azimutale, rétractable, prenant appui et roulant sur la surface sphérique du bol. 6. Teiémanipulateur selon 5 où, pendant la séquence d'une intervention, le bras vient s'arquebouter contre la surface sphérique par l'action d'un vérin, et où le bras possède un outil oscillant placé sur une platine inclinable qui lui permet de travailler dans un plan vertical diamétral du bol sphérique. 7. Bras selon 1 et 4 caractérisé en ce que sa capacité d'inclinaison lui permet de s'axer sur le trou d'homme pour des interventions manuelles destinées aux changements d'outils sur le chariot. s. Applications de ce télémanipulateur pour des opérations de meulage, d'usinage, de controle sur les parois planes et sphérique de la boite à eau, ainsi que pour des opérations de lavage au jet sous pression