Brevet FR2548757A1 — publié le 19850111

Dispositif d'obturation par congélation d'un conduit tubulaire parcouru par un milieu dans une installation de génie nucléaire. La présente invention concerne un dispositif d'obturation par congélation d'un conduit tubulaire parcouru par un milieu dans une installation de génie nucléaire, comprenant une tête en forme de pince, qui présente deux mâchoires qui peuvent se rabattre sur le conduit tubulaire, qui sont reliées l'une à l'autre par une charnière et dans lesquelles sont agencées respectivement des chambres creuses qui peuvent être alimentées en un agent réfrigérant liquide, et dont les sortiescommuniquent avec l'atmosphère extérieure. Lors des travaux d'entretien exécutés dans une ins15 tallation de génie nucléaire, il est nécessaire,au cours d'une réparation, de remplacer un tronçon d'un conduit tubulaire Lorsque l'on coupe un conduit, le conduit tubulaire parcouru par les milieux doit être obturé par congélation, près de l'endroit o la coupure est à réa20 liser Le conduit tubulaire peut être scié à côté du bouchon de congélation Le bouchon de congélation sert d'élément d'étanchéité. Il est connu, par le brevet de la République Fédérale d'Allemagne No 12 37 707, en vue de défaire 25 des raccords de conduits tubulaires pollués radioactivement, de sceller le conduit à son endroit de 2 2548757 raccordement par une masse de scellement Cette masse de scellement se refroidit en un bouchon formant obturateur qui fixe les particules radioactives résiduelles et qui à la séparation du conduit, est coupé à son emplacement de raccordement. On connait des dispositifs très divers pour obturer par congélation un conduit tubulaire parcouru par des milieux Ils sont souvent dénommés "pinces de congélation" Par le brevet de la République Fédé10 rale d'Allemagne No 23 30 807, on connait un dispositif de ce type qui est constitué d'une poignée ayant une partie annulaire, dans laquelle est agencée une chambre annulaire pouvant être alimentée par une entrée et par une sortie, en un agent réfrigérant provenant 15 d'une source de liquide comprimé formant du gaz La paroi extérieure et les parois latérales de la chambre annulaire sont constituées d'une pièce en matière ayant l'élasticité du caoutchouc Elles présentent une fente qui s'étend parallèlement au conduit tubulaire 20 et par laquelle le conduit tubulaire peut être introduit en écartant les parois dans le corps en caoutchouc formant la chambre annulaire L'ensemble de la partie annulaire présentant la chambre annulaire est agencé en corps en caoutchouc à caractère autopor25 tant, afin d'entourer, de manière étroite, le conduit à obturer par congélation La sortie de la chambre annulaire communique avec l'atmosphère. Ce dispositif a l'inconvénient que la chambre annulaire en caoutchouc devient aisément fragile En 30 outre, avec le dispositif connu, on ne peut pas bien satisfaire à l'exigence de préparer successivement et rapidement deux emplacements de congélation situés à une certaine distance l'un de l'autre Ceci explique par le fait qu'aux basses températures de congélation de -196 C environ, le 35 caoutchouc adhère au conduit. 3 2548757 Un autre inconvénient du dispositif représenté au brevet de la République Fédérale d'Allemagne No 23 30 807, est que ce dispositif ne convient pas pour être placé de manière télécommandée sur des con5 duits tubulaires dans une installation de génie nucléaire Mais la télécommande est une nécessité dans des chambres ou dans des cellules d'installation de génie nucléaire, qui sont chargées radioactivement. L'invention vise à perfectionner un disposi10 tif du type mentionné au début du présent mémoire, de manière à ce qu'il convienne à l'utilisation dans des installations de génie nucléaire, et à permettre une congélation rapide et sûre dans le conduit tubulaire parcouru par des milieux, en deux emplacements de con15 gélation, ainsi que de manière à permettre une manipulation simple. Le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que les mâchoires qui sont incurvées conformément au diamètre du conduit tubulaire à obturer 20 par congélation, sont munies, sur la partie intérieure, de plusieurs perçages radiaux par lesquels les chambres qui peuvent être alimentées en agent réfrigérant communiquent avec l'atmosphère, et en ce que les machoires sont en matériau métallique. Apres avoir placé le dispositif sur le conduit tubulaire à obturer par congélation, on alimente les chambres des deux mâchoires en l'agent réfrigérant liquide Cet agent réfrigérant est envoyé, par les perçages radiaux ménagés dans les deux machoires, à la 30 surface du conduit et s'y évapore On parvient à une grande vitesse de congélation grâce à laquelle on peut préparer rapidement l'un après l'autre deux emplacements de congélation qui caractérisent un tronçon de conduit à remplacer. Suivant un mode de réalisation avantageux, 4 2548757 les perçages radiaux sont disposés suivant plusieurs rangées parallèles à l'axe et sont reliés, dans chaque rangée, par une gorge s'étendant axialement Les perçages radiaux disposés suivant plusieurs rangées commu5 niquent les uns avec les autres respectivement par une gorge On réalise ainsi un contact optimum entre l'agent réfrigérant et la surface du conduit. Si la pince est telle que les extrémités des mâchoires sont pointues, on obtient une mise en place 10 meilleure de la pince de congélation sur le conduit tubulaire à obturer par congélation. Suivant une variante avantageuse, les extrémités des mâchoires sont pointues et sont coulées en un métal bon conducteur de la chaleur, jusqu'aux sur15 faces des mâchoires incurvées conformément au pourtour du diamètre du conduit tubulaire En coulant les pointes des machoires, on empêche un remplissage intempestif des cavités des pointes des mâchoires par l'agent réfrigérant liquide. 20 De préférence: les mâchoires munies de pergages radiaux de la pince de congélation sont articulées l'une à l'autre par une charnière, et les machoires sont articulées par une construction à levier qui peut être chargée, 25 par l'intermédiaire d'un point d'articulation commun, au-dessus de la charnière par une force agissant dans le plan commun de la charnière et du point d'articulation; le point d'articulation présente une paire 30 de pattes de liaison dont les autres extrémités sont fixées à un bloc de manipulation, susceptible d'être saisi au moyen d'une machine de télémanipulation; la pince de congélation est munie d'une broche filetée qui est entraînée par un moteur élec35 trique, et qui est disposée de manière à agir sur la 2548757 construction à levier: les pattes latérales sont munies d'oeillets d'accrochage en vue de la manipulation par une grue. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'obturation par congélation destiné à être manoeuvré par voie mécanique, la figure 2 est une vue partielle en coupe de 10 la pointe d'une m Achoire du dispositif, la figure 3 est une vue en perspective d'un mode de réalisation modifié du dispositif d'obturation par congélation, la figure 4 représente une autre variante qui 15 convient pour une manipulation à l'aide d'une grue, la figure 5 est une représentation de la transmission à levier des dispositifs représentés aux figures 3 et 4, alors que les mâchoires sont en la position ouverte, et la figure 6 représente le dispositif d'obturation par congélation schématisé à la figure 5, en une position o il est serré sur un conduit tubulaire par les mâchoires qui sont fermées. Le dispositif d'obturation par congélation re25 présenté à la figure 1 présente un bloc de manipulation 7 par lequel le dispositif peut être saisi par un manipulateur télécommandé Sur le bloc de manipulation 7 sont fixées, sur deux côtés opposés, deux pattes de liaison 8 Les deux pattes de liaison 8 sont 30 reliées l'une à l'autre, de manière à être stabilisées, par des traverses 9 Les extrémités libres des pattes de liaison 8 forment une partie de réception et un point d'articulation 1 i pour deux couples de leviers 12 et 13 et pour un axe de liaison 14 L'extré35 mité libre des couples de leviers 12 et 13 forme, 6 2548757 respectivement, un point d'articulation 15 et 16 pour deux autres couples de leviers 17 et 18 Dans les points d'articulation 15 et 16 sont disposés respectivement des axes de liaison 19 et 21 Les extrémités des couples de leviers 17 et 18 sont soudées à des mâchoires de type à pince 22 et 23 Ces deux mâchoires 22 et 23 sont reliées l'une à l'autre, à l'une de leurs extrémités, par une charnière 24. Grâce à cet agencement, les mâchoires 22 et 10 23 sont fermées par une pression s'appliquant par le bloc de manipulation 7 et les pattes de liaison 8, dans le sens de la flèche B, sur les mâchoires 22 et 23 ouvertes, placées sur le conduit En maintenant la pression dans le sens de la flèche B, on déplace les 15 couples de leviers 12 et 13 dans les points d'articulation 15 et 16 des couples de leviers fixes 17 et 18, sur une ligne horizontale imaginaire du point d'articulation 11, en direction de la charnière 24, jusqu'à ce qu'il se produise un effet d'auto-serrage. 20 Grâce à cet effet d'auto-serrage, les deux mâchoires 22 et 23 viennent en contact optimum avec la surface du conduit tubulaire à obturer par congélation. Les mâchoires 22 et 23 sont creuses et forment donc, respectivement, une chambre annulaire 25 de for25 me hémi-circulaire Ces chambres annulaires 25 communiquent avec l'atmosphère par des perçages radiaux ménagés dans les surfaces intérieures 26 des mâchoires 22 et 23 Dans les perçages 27 et dans des canaux 28 fraisés axialement dans les deux surfaces intérieures 30 de mâchoires 26, un agent réfrigérant liquide, de préférence N 2, s'écoule sur la surface du conduit et s'y évapore, après avoir été amené par les raccords 29 d'une source aux mâchoires 22 et 23. Apres qu'un bouchon de congélation a été formé 35 dans le conduit tubulaire à obturer par congélation, 7 2548757 les mâchoires 22 et 23 sont ouvertes en faisant cesser la pression qui s'applique suivant le sens de la flèche B, ce qui fait cesser l'effet d'auto-serrage Le dispositif d'obturation par congélation peut être mis en 5 place immédiatement sur le conduit tubulaire, à l'emplacement suivant à obturer par congélation. Les deux parties inférieures 31 en forme de pointes des mâchoires 22 et 23 sont remplies avec un métal 32, de préférence du plomb, jusqu'a la surface intérieure 26 munies de perçages radiaux 27 et correspondant au diamètre du conduit à obturer par congélation (figure 2), pour éviter tout remplissage intempestif par N 2 des cavités créées par le façonnage dans les pointes des mâchoires 22 et 23. A la figure 3, est représenté un dispositif d'obturation par congélation dont les deux mâchoires 41, 42, qui sont reliées,en étant mobiles,par une charnière 43, sont fermées et ouvertes au moyen d'un moteur électrique 44 et d'une broche filetée 45, par 20 l'intermédiaire d'une construction à levie 46 convenable agencée,à auto-serrage. La pince de congélation présente un bloc de manipulation 47 qui peut être accouplé avec l'organe de préhension, qui n'est pas représenté ici, d'un mani25 pulateur télécommandé Le bloc de manipulation est relié à des pattes latérales 49 par deux pattes de liaison 48 La construction à leviexr 46 est constituée de quatre couples de leviers 51, 52, 53, 54, qui sont montés dans des paliers mobiles 43, 55, 56, 57 (figure 30 5) L'extrémité inférieure des pattes latérales 49 est fixée dans la charnière 43 des deux mâchoires 41, 42. Entre les pattes latérales 49 est fixé, endessous du bloc de manipulation 47, le moteur électri35 que 44 qui déplace, par une broche filetée 45, qui 8 2548757 est accouplée à l'arbre du moteur et qui est montée dans une pièce formant palier 58, les deux mâchoires 41 et 42, par l'intermédiaire de la construction à leviems 46 A partir de la position "ouverte", la pince de congélation peut être amenée dans la position "fermée" en changeant le sens de rotation du moteur électrique 44 Les cables de raccordement du moteur électrique 44 sont désignés par 59. L'ouverture des mâchoires et la transmission 10 à leviers sont agencées, en fonction du diamètre du conduit tubulaire à obturer par congélation, de manière à obtenir un contact optimum de serrage sur la surface du conduit Les machoires 41, 42 présentent des raccords 60 par lesquels l'agent réfrigérant liqui15 de N 2 est introduit Les chambres ménagées dans les mâchoires 41 et 42 communiquent avec l'atmosphère par des perçages radiaux 61 ménagés dans les surfaces intérieures 62 des mâchoires 41, 42. La figure 4 représente une variante d'une pince de congélation commandée par un moteur électrique Ce mode de réalisation est prévu pour la manipulation par une grue télécommandée Sur les pattes latérales 71, est posée une calotte formant support 72, à la surface supérieure de laquelle est fixé un oeillet 25 d'accrochage 73 A la partie inférieure des pattes latérales 71, est fixé autour des pattes un collier de renforceoent transversal 74 sur l'une des surfaces latérales duquel est disposé un autre oeillet d'accrochage 75, pour la manipulation par une grue télécommandée. A la figure 5, la pince de congélation est représentée en la position d'extrémité ouverte La figure 6 représente la pince de congélation commandée par moteur électrique, en la position fermée Les mouvements de la construction à leviersqui sont néces35 saires sont visibles dans ces deux représentations. 9 2548757 On explicite ci-dessous, d'une manière plus précise, le mode de fonctionnement de la variante de réalisation de l'invention décrite cidessus, du type à commande par moteur électrique. La pince de congélation est saisie par le bloc de manipulation 47 (figure 3), par les outils de préhension d'un manipulation qui est suspendu par les oeillets d'accrochage 73, 75 (figure 4) à une grue téléconmmandée On suppose que la pince de congéla10 tion se trouve dans la position d'extrémité "ouverte" (figure 5) On met la pince de congélation, au moyen du manipulateur ou de la grue, sur le conduit 81 à obturer par congélation Par le moteur électrique 44, on entraîne la broche filetée 45 qui lui est accou15 plée et on fait se déplacer vers le bas l'extrémité de la broche 45 munie du point central formant palier 55 On déplace ainsi la construction à leviers 46 de manière à ce que les deux couples supérieurs de leviers 51 et 52 se placent horizontalement et pous20 sent vers l'extérieur, par l'intermédiaire des points d'articulation 56 et 57, les couples inférieurs de leviers 53, 54 fixes aux mâchoires 41, 42 La position d'extrémité (figure 6) signifie que la pince de congélation est entièrement fermée et est solidement 25 serrée sur le conduit 81 à obturer par congélation. Après avoir refermé les mâchoires 41, 42 sur le conduit à obturer par congélation, on alimente, par les deux raccords 60, les chambres des deux mâchoires 41, 42 en l'agent réfrigérant liquide N 2 Par 30 les perçages radiaux 61 ménagés dans les surfaces intérieures 62 des deux mâchoires 41 et 42, l'agent réfrigérant liquide N 2 s'écoule sur la surface du conduit qui est enserrée On atteint, en une durée très brève, une température de 196 C La surveillan35 ce de la température du conduit et l'interruption de 2548757 l'arrivée de l'agent réfrigérant sont effectuées de manière en soi connue au moyen d'une électrovanne, qui n'est pas représentée ici. Après avoir formé un bouchon congelé ayant la dimension voulue dans le conduit, on ouvre les mâchoires 41, 42 de la pince de congélation en inversant le sens de rotation du moteur électrique 44. La broche filetée 45 est ainsi déplacée vers le haut. Le point central de pivotement du levier mobile 55 est 10 ainsi déplacé vers le haut et tire le couple de leviers supérieurs 51, 52 vers le haut en lui faisant quitter la position horizontale Sur le couple de leviers inférieurs 53, 54 est transmis, par les points d'articulation des paliers mobiles 56, 57 autour du point de pivotement formé par la charnière 43, un mouvement de pivotement qui entraîne l'ouverture des deux mâchoires 41, 42 Entre les leviers du couple inférieur de leviers 53, 54 est disposée une pièce formant butée 82 pour définir la position d'ex20 trémité "ouverte" La pince de congélation est ouverte et peut alors être placée sur l'emplacement suivant du conduit à obturer par congélation. il 2548757 REVENDICATIONS 1 Dispositif d'obturation par congélation d'un conduit tubulaire parcouru par un milieu dans une installation de génie nucléaire, comprenant une 5 tête en forme de pince, qui présente deux mâchoires qui peuvent se rabattre sur le conduit tubulaire, qui sont reliées l'une à l'autre par une charnière et dans lesquelles sont agencées respectivement des chambres creuses qui peuvent être alimentées en un agent réfrigérant liquide, et dont la sortie communique avec l'atmosphère extérieure, caractérisé en ce que les mâchoires ( 22, 23; 41, 42) qui sont incurvées conformément au diamètre du conduit tubulaire ( 81) à obturer par congélation, sont munies, sur la 15 partie intérieure, de plusieurs perçages radiaux ( 27; 61) par lesquels les chambres ( 25) qui peuvent être alimentées en agent réfrigérant communiquent avec l'atmosphère, et en ce que les machoires ( 22, 23; 41, 42) sont en un matériau métallique. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les perçages radiaux ( 27,; 61) sont disposés suivant plusieurs rangées parallèles à l'axe, et sont reliés, dans chaque rangée, par une gorge ( 28) s'étendant axialement. 3 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des mâchoires 12 Z 548757 ( 22, 23) sont pointues. 4 Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les extrémités des mâchoires ( 22, 23) sont pointues et sont remplies en un métal bon conducteur de la chaleur ( 32), jusqu'aux surfaces des mâchoires ( 22, 23) incurvées conformément au pourtour du diamètre du conduit tubulaire. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les mâchoires ( 22, 23) munies de 10 perçages radiaux ( 27; 61) de la pince de congélation sont articulées l'une à l'autre par une charnière ( 24; 43) ,et en ce que les mâchoires ( 22, 23) sont articulées par une construction à leviers ( 46) qui peut être chargée, par l'intermédiaire d'un point d'articulation commun ( 11; 55), au-dessus de la charnière ( 24; 43), par une force agissant dans le plan commun de la charnière ( 24; 43) et du point d'articulation ( 11; 55). 6 Dispositif suivant la revendication 5, ca20 ractérisé en ce que le point d'articulation ( 11) présente une paire de pattes de liaison ( 8) dont les autres extrémités sont fixées à un bloc de manipulation ( 7), susceptible d'être saisi au moyen d'une machine de télémanipulation. 7 Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la pince de congélation est munie d'une broche filetée ( 45) qui est entraînée par un moteur électrique, et qui est disposée de manière à agir sur la construction à leviers ( 46). 8 Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les pattes latérales ( 49) sont munies d'oeillets d'accrochage ( 73; 75) en vue de la manipulation par une grue.