Brevet FR2554185A1 — publié le 19850503

Dispositif de fixation de deux pièces par vis imperdable et procédé de fixation correspondant. L'invention concerne un dispositif de fixation de deux pièces par vis imperdable et le procédé de fixation correspondant. Dans les réacteurs nucléaires à eau sous pression, le coeur est constitué par un ensemble d'assemblages combustibles prismatiques disposés verticalement et côte à c8te et généralement entourés par un cloisonnement périphérique qui épouse la forme extérieure du coeur. Ce cloisonnement per- met en particulier de maintenir les assemblages du coeur et de canaliser l'eau sous pression vers la base du coeur, avant la traversée de celui-ci de bas en haut. Le cloisonnement du coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comprend généralement un ensemble de plaques verticales assem- blées à angle droit et des dispositifs de maintien constitués par des pla- ques horizontales découpées suivant la forme de la section du coeur et in- tercalées entre l'ensemble des plaques verticales du cloisonnement et la vi- role de coeur. Entre les plaques verticales constituant la paroi du cloisonne- ment il peut apparaître, pendant le fonctionnement du réacteur, des inter- stices si bien que l'eau sous pression peut passer sous forme de jets, de l'espace situé entre la virole de coeur et le cloisonnement dans le volume occupé par le coeur et limité par le cloisonnement. En effet, il existe une différence de pression de l'eau de refroidissement entre l'extérieur et l'intérieur du coeur, venant de la perte de charge à l'intérieur des assem- blages constituant le coeur. Les jets sous pression dirigés depuis l'exté- rieur jusqu'à l'intérieur du coeur provoquent des vibrations des crayons des assemblages périphériques du coeur du réacteur, tout à fait dommagea- bles pour la tenue en service de ces assemblages, les détériorations peu- vent même aller jusqu'à une rupture de crayons combustibles. On a proposé dans la demande de brevet Français N 81-14899 de la société FRAMATONE et CIE un procédé et un dispositif pour éliminer les espa- ces de fuite entre les cloisons entourant le coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. Ce procédé consiste à solidariser les cloisons deux à deux par un ensemble de vis traversantes et s'appuyant sur l'une des cloisons et vis- sées à l'intérieur d'un trou taraudé pratiqué dans l'autre cloison. Il est d'une grande importance que ces vis soient réalisées sous forme de vis imperdables qui ne soient pas susceptibles de se détacher sous l'effet des vibrations pendant le fonctionnement du réacteur et d'être en- tratnées par l'eau sous pression de refroidissement. On connait des dispositifs de freinage de vis par rondelles ou par clavetages mais ces dispositifs connus n'apportent pas une sécurité ab- solue et sont difficiles à mettre en oeuvre dans le cas d'une vis introdui- te à l'intérieur des cloisons du coeur d'un réacteur nucléaire. On connait également un dispositif de fixation à filets déformés décrit dans le brevet français N 1.478.075 o le déplacement d'une bille à l'intérieur d'un alésage prévu dans la vis permet la déformation de la par- tie filetée de cette vis dans une direction radiale. Cette déformation dis symétrique de la vis permet de réaliser un blocage en rotation de celle-ci à l'intérieur d'un trou taraudé dans laquelle elle est engagée. Cependant un tel dispositif n'apporte pas une sécurité absolue dans le cas des cloi- sons d'un réacteur nucléaire, puisqu'en cas de rupture de la vis, la partie de celle-ci comportant la tête peut se détacher de la cloison. Cette ruptu- re peut-être provoquée par les sollicitations mécaniques ou thermiques dans le réacteur nucléaire ou par les conditions d'irradiation. Le fait de défor- mer le filetage de la vis peut en outre diminuer sa résistance mécanique. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de fixa- tion de deux pièces par vis imperdable comportant une vis engagée dans un trou taraudé sur une partie de sa longueur, usiné dans l'une au moins des deux pièces et un moyen de blocage de la vis dans le trou taraudé mobile à l'intérieur de celle-ci, ce dispositif de fixation étant d'une très grande sûreté et pouvant être mis en place facilement sur le cloisonnement d'un ré- acteur nucléaire ayant déjà fonctionné, en particulier en utilisant le dis- positif décrit dans le brevet français N 81-14899. Dans ce but, la vis comporte sur toute sa longueur, et suivant son axe, un alésage communiquant avec au moins un trou de direction radiale débouchant sur la surface latérale externe de la vis dans sa partie filetée et renfermant un élément mobile dans le trou dont la dimension dans la di- rection radiale est sensiblement égale à l'épaisseur maximum de la paroi tu- bulaire de la vis dans sa partie filetée et le dispositif comporte en outre une tige de manoeuvre, engagée avec un jeu radial très faible dans l'alésa- ge de la vis, comportant une tête d'un diamètre sensiblement supérieur au diamètre de l'alésage à l'une de ses extrémités restant à l'extérieur de l'alésage et une partie à diamètre réduit à son autre extrémité disposée en face du trou renfermant le moyen de blocage, lorsque la tige de manoeuvre et dans une première position ou position hors service, le blocage de la vis étant obtenu par un déplacement axial à l'intérieur de l'alésage, jus- qu'à une position de blocage, de la tige de manoeuvre, amenant une partie de cette tige à diamètre non réduit en contact avec l'élément de blocage qui est déplacé radialement de façon à venir déformer par compression au moins un filet du trou taraudé dans lequel est engagée la vis, la vis comportant en outre des parties déformables au voisinage de la tête de la tige de manoeuvre dans sa position de blocage, pour le sertissage de cette tige sur la vis. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décri- re à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif de fixation suivant l'invention appliqué au cas d'une cloison du coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. La figure 1 représente une vue en coupe du dispositif de fixation au moment de son introduction dans le trou usiné dans les cloisons. La figure 2 est une vue en coupe du dispositif de fixation vissé à l'intérieur du trou taraudé des cloisons mais non bloqué. La figure 3 est une vue en coupe du dispositif de fixation dans sa position vissée et bloquée à l'intérieur du trou taraudé ménagé dans les cloisons. La figure 3a est une vue en coupe suivant AA de la figure 3. La figure 4 est une vue en coupe montrant les différentes posi- tions d'un outil de vissage et de sertissage à l'intérieur de la tête d'une vis telle que représentée aux figures 1, 2 et 3, pendant le blocage du dis- positif de fixation. Sur la figure 1, on voit les cloisons 1 et 2 assemblées dans les- quelles est usiné un trou 3 taraudé sur une partie 3a de sa longueur à l'in- térieur de la cloison 2. A l'intérieur de la cloison 1, le trou comporte un élargissement terminé par un épaulement destiné à recevoir la tête de vis. La vis 5 comporte une partie filetée 5a correspondant à la partie taraudée 3a du trou à l'intérieur de la cloison 2. La vis 5 est percée d'un alésage axial 6 sur toute sa longueur et comporte une tête 7 à grand diamètre. La tête 7 comporte une ouverture 8 de forme prismatique à section hexagonale pour l'engagement d'un outil de vissage. Deux trous de direction radiale 10 communiquent avec l'alésage central 6 de la vis à l'une de leurs extrémités et débouchent à leur autre extrémité sur la surface latérale externe filetée 5a de la vis. A l'inté- rieur de chacun des trous 10 est disposée une bille 11, dont le diamètre, ainsi qu'il est visible sur la figure 3a est sensiblement égal à l'épais- seur maximum de la paroi tubulaire de la vis dans sa partie filetée 5a. Les bords des trous 10, à l'endroit o ces trous débouchent sur la surface latérale externe de la vis, sont légèrement rabattus vers l'in- térieur pour retenir les billes 11 à l'intérieur des trous 10 correspon- dant. A l'intérieur de l'alésage 6 de la vis est disposée une tige 14 engagée dans cet alésage pratiquement sans jeu. La tige 14 comporte une tête 15 dont le diamètre est sensiblement supérieur au diamètre de l'alésa- ge 6 et une partie à diamètre réduit 16 visible sur la partie inférieure de la figure 4 à plus grande échelle, à son extrémité opposée à la tête 15. La partie à diamètre réduit 16 est reliée à la partie à diamètre non réduit de la tige par une surface tronconique. La partie à diamètre ré- duit a une forme torique permettant sa mise en contact avec les billes 11, lorsque la tige 14 est dans sa position représentée à la figure 1 ou dans la partie inférieur de la figure 4. Dans cette position hors service de la tige, les billes peuvent venir en position de retrait dans la direction ra- diale pendant le vissage de la vis 5 qui provoque le déplacement vers l'in- térieur des billes 11 repoussées par les filets de la partie taraudée 3a du trou 3. A l'intérieur de l'ouverture 8 de la tête de vis 7, est prévue une collerette 18 usinée dans le métal de la vis et facilement déformable. La vis est mise en place et vissée à l'intérieur du trou taraudé 3 par un outil dont le profil externe correspond au profil de l'ouverture 8 de la tête de vis. En fin de vissage, la vis est dans sa position représentée sur la figure 2 o elle assure la fermeture de l'interstice entre les cloisons 1 et 2. On réalise alors le blocage de la vis tel qu'il est représenté aux figures 3 et 3a en utilisant l'outil de vissage et de sertissage 20 re- présenté sur la figure 4. Cet outil de sertissage 20 est conçu de façon à pouvoir être adapté sur un dispositif tel que décrit dans la demande de bre- vet français N 81-14899 du 30 Juillet 1981. Comme indiqué, cet outil compor- te une surface externe prismatique d'une forme correspondant à la forme de l'ouverture 8 de la tête vis 7. Sa partie inférieure comporte une surface d'appui plane 21, une portée tronconique 22 et un chanfrein 23 permettant de faciliter son introduction dans l'ouverture 8 de la tête de vis 7. En fin de vissage, la vis étant dans sa position représentée à la figure 2, on exerce une poussée axiale sur l'outil 20 grace au dispositif décrit dans le brevet N 81-14899, de sorte que la surface d'appui 21 vienne en contact avec la tête 15 de la tige de manoeuvre 14 et que cette tige soit poussée vers le fond du trou taraudé 3. Le mouvement de pénétration de la tige de manoeuvre amène une partie à diamètre non réduit de la tige en face des billes 11, si bien que celles-ci sont déplacées radialement vers l'extérieur comme représenté à la figure 3. Au cours de leur déplacement sous l'effort de poussée exercé sur la tige, la pression sur les billes est exercée par la rampe tronconique si- tuée à l'extrémité de la z8ne à diamètre réduit. L'avancée radiale des bil- les vers l'extérieur produit un écrasement des filets de la partie taraudée 3a du trou 3, ce qui provoque un blocage en rotation et en translation de la vis. L'outil 20 est alors passé de la position 20a à la position 20b re- présentée sur la figure 4. Dans sa position 20b, l'outil vient en contact par sa partie tronconique 22 avec Ies parties déformables 18 de la tête de vis 7. En poursuivant le mouvement de lroutil 20 jusqu'au moment o la tête 15 de la tige de manoeuvre 14 vient en contact avec le fond de l'ouverture 8 de la tête de vis, on provoque le rabattement des parties déformables I8 jusqu'à les amener dans une position repIiée 18b o elles maintiennent la tête 15 de la tige de manoeuvre contre le fond de l'ouverture de la tête de vis. Le dispositif de fixation est alors dans sa position de blocage repré- sentée à la figure 3. Dans cette position la vis est non seulement bloquée en rotation et en translation mais également fixée par rapport aux cloisons 1 et 2 de façon tout à fait sûre même en cas de rupture de la vim, puisque la tige 14 continue à maintenir la vis et évite qu'elle ne devienne un corps migrant dans l'eau de refroidissement du réacteur. Le blocage de la vis a été obtenu sans déformation d cette vis mais simplement en écrasant le filetage du trou taraudé dans l'une des cloi- sons sur un très petite surface correspondant à la surface de contact avec la bille. Les billes sont maintenues en position de blocage par la tige qui est elle-même sertie sur la vis. Les opérations de mise en place et de blocage de la vis sont réa- lisées par simple vissage et par simple poussée sur une tige. Ces opéra- tions peuvent être facilement réalisées avec l'outillage décrit dans la de- mande de brevet N 81-14899 du 30 Juillet 1981. En particulier, ces opéra- tions seront réalisées sous eau depuis une position située au-dessus de la piscine du réacteur. On doit bien comprendre que le mode de réalisation qui a été dé- crit n'est nullement limitatif et qu'il est possible de modifier des points de détail sans pour autant en sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que les moyens de blocage de la vis peuvent être dif- férents de pièces sphériques telles que les billes 11 qui ont été décrites, ces moyens de blocage peuvent avoir la forme de petits cylindres dont l'ex- trémité est arrondie ou tout autre forme convenable. La zone à diamètre ré- duit de la tige de manoeuvre peut avoir une forme quelconque facilitant la mise en place de la tige de manoeuvre en position de blocage. La vis peut présenter un seul trou tel que 10 pouvant recevoir un moyen de blocage, deux trous disposés de façon opposés comme dans l'exemple de réalisation qui a été décrit, ou encore trois trous ou plus placés dans des positions angulaires régulièrement espacées autour de l'axe de la vis. Le dispositif de fixation suivant l'invention peut-être utilisé en dehors du domaine de l'élimination des espaces de fuite du cloisonnement d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de fixation de deux pièces (1, 2) par vis imperda- ble comportant une vis engagée dans un trou taraudé (3) sur une partie de sa longueur (3a) usiné dans l'une au moins des deux pièces (1,2) et un moyen de blocage de la vis (11) dans le trou taraudé (3) mobile à l'intérieur de celle-ci, caractérisé par le fait que la vis (5) comporte sur toute sa longueur et suivant son axe un alésage (6) communiquant avec au moins un trou (10) de direction radiale débouchant sur la surface latérale externe de la vis (5) dans sa partie filetée (Sa) et renfermant un élément (11l) mobile dans le trou (10) dont la dimension dans la direction radiale est sensiblement éga- le à l'épaisseur maximum de la paroi tubulaire de la vis (5) dans sa partie filetée (5a), et que le dispositif comporte en outre une tige de manoeuvre (14) engagée pratiquement sans jeu dans l'alésage (6) de la vis (5) comportant une tete d'un diamètre sensiblement supérieur au diamètre de l'alésage (6) à l'une de ses extrémités restant à l'extérieur de l'alésage (6) et une par- tie à diamètre réduit (16) à son autre extrémité disposées en face du trou (10) renfermant le moyen de blocage (11) lorsque la tige de manoeuvre (14) est dans ine première position ou position hors service, le blocage de la vis (5) étant obtenu par déplacement axial à l'intérieur de l'alésage, jus- qu'en position de blocage, de la tige de manoeuvre (14) amenant une partie de cette tige (14) à diamètre non réduit en contact avec le moyen de bloca- ge (11) qui est déplacé radialement de façon à venir déformer par compres- sion au moins un filet du trou taraudé (3) dans lequel est engagée la vis (5), la vis (5) comportant en outre des parties déformables (18) au voisina- ge de la tête (15) de la tige de manoeuvre (14) dans sa position de bloca- ge, pour le sertissage de cette tige (14) sur la vis (5). 2.- Dispositif de fixation suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de blocage est constitué par une bille d'un diamètre sensiblement égal à l'épaisseur de la paroi tubulaire de la vis (5) dans-sa partie filetée (5a). 3.- Dispositif de fixation suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé par le fait que la vis comporte deux trous (10) situés dans le prolongement l'un de l'autre et dans des positions diamétralement opposées. 4.- Dispositif de fixation suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la partie à diamètre réduit (16) de la tige de manoeuvre (14) à une surface extérieure de forme torique raccordée à la par- tie à diamètre non réduit de la tige (14) par une portée tronconique. 5.- Procédé de fixation de deux pièces par vis imperdable utili- sant le dispositif de fixation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on introduit la vis (5) dans le trou taraudé (3), qu'on réalise le vissage de cette vis (5) dans le trou taraudé (3), qu'on effectue alors une poussée sur la tige de manoeuvre (14) de façon à déplacer les moyens de blocage (11), dans la direction radiale et vers l'ex- térieur par mise en coincidence de ces éléments (11) avec la zone à diamè- tre non réduit de la tige de manoeuvre (14) puis qu'on effectue le rabatte- ment des parties déformables (18) de la tête de vis (7) sur la tête (15) de la tige de manoeuvre (14). 6.- Procédé de fixation suivant la revendication 5 dans le cas o les deux pièces (1 et 2) assemblées par vis (5) sont des cloisons du coeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, caractérisé par le fait que la mise en place et le blocage de la vis ont lieu sous eau, dans la piscine du réacteur nucléaire. 7.- Outillage pour la mise en oeuvre du procédé de fixation sui- vant l'une quelconque des revendications 5 et 6, dans-le cas d'une vis com- portant une t8te présentant une ouverture (8) à section prismatique, caractérisé par le fait que l'outil comporte une surface extérieure de for- me prismatique mâle correspondant à la forme prismatique femelle de l'ouver- ture (8) de la tête de vis (7) terminée à son extrémité par un chanfrein (23) facilitant l'introduction de l'outil (20) dans l'ouverture (8) de la t8te vis (7) et une portée tronconique (22) disposée à la périphérie d'une surface d'appui (21) pour effectuer le pliage des parties déformables (18) situées sur le fond de l'ouverture (8) de la tête de vis (7). HUIT PAGES FRAMATOME & Cie