Brevet FR2559090A1 — publié le 19850809

TELDSANIPUI.ATEUR POUR GENERATEURS DE VAPEUR DE CENTRALES NUCLEAIRES L'invention concerne un appareillage télécommandé, polyvalent, destine à des interventions de nature multiple (controles, maintenance, réparations, etc..) à l'interîeur des boites à eau des GV (generateurs de vapeur) de centrales nucléaires. Cet appareillage est assemblé à l'intérieur de la boite à eau (bol), manuellement et simplement, par un executant opérant dans la boite à eau contamitlée, dans un laps de temps compatible avec sa sécurité. Ce manipulateur d'intervention (HI) balaye l'entière surface de la plaque tubulaire. Il peut également balayer la plaque de partition ainsi que la surface sphérique du bol GV. Il est caractérisé en ce qu'il comporte en totalité ou partie: - une embase rotative, d'axe vertical, qui vient se fixer dans des tubes au voisinage du centre théorique de la plaque tubulaire. - un chemin de roulement compose d'éléments de rail venant se fixer dans des tubes de périphérie de la plaque tubulaire et qui épousent le périmètre du bol, et d'un boogie motorise circulant sur ce rail, - un bras poutre, centré sur embase, dont une extremite est montee solidaire du boogie, et dont 17autre extraite coulisse dans une pièce solidaire de l'axe de rotation de l'embase. Sur ce bras circula un chariot porte-outils. - un bras amovible, monté sur l'embase, inclinable, dont le site (inclinaison) est commandé à partir du chariot du bras poutre. Ce bras amovible est équipé d'un chariot porte-outil motorisé, destiné aux interventions sur la plaque de partition et la surface sphérique du bol, - éventuellement des dispositifs spécifiques d'intervention en remplacement du bras amovible, - diverses combinaisons d'outils, interchangeables, se montant directement à partir du trou d'homme d'accès au bol sur le chariot du bras poutre et/ou du bras amovible, sans qu'un exécutant ait à y opérer de nouveau. Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution. Les figures la,b situent les boites à eau des échangeurs (GV) des réacteurs à eau pressurisée. La boite à eau du CV est une demi sphère formée de deux chambres 901 et 902 séparées par une plaque de partition verticale 903; ces chambres sont surplombées par une plaque tubulaire (PT) 904 d'où partent et aboutissent les tubes de l'échangeur (GV) montés en épingle. Chaque chambre (boi) possède deux ouvertures: le trou d'homme d'accès 905, de diamètre 400mm., et la tubulure 906 du circuit primaire, de diamètre 8O0mm. environ. Description: Le manipulateur est décrit ci-dessous d'abord dans sa configuration de base, la plus simple, où les interventions ne portent que sur les tubes de l'échangeur à partir de la plaque tubulaire (PT), puis équipé d'un bras amovible inclinable. Il comprend dans l'ordre chronologique de sa mise en place par un opérateur (Fig.2a,b,c): a) une embase 920 constituée d'une semelle 921 supportant des butées de positionnement sur PT et des pions 922 de clampage dans les tubes, d'un chassis 923 contenant un axe vertical 924 traversant libre en rotation sur butée à rouleaux, d'un fer U 925 solidaire de la base de l'axe et équipé de deux glissières à galets, et d'un codeur de positionnement angulaire relié à l'axe 924 par un jeu de pignons à rattrapage de jeux (f ig.2a). b) un rail 930 installé en périphérie de PT, en appui sur le-bol, constitué de 6 éléments montés bout à bout et tenus chacun par deux pions de clampage dans des tubes, dont la section présente une surface plane de roulement et une saillie verticale de guidage et d'entrainement du boogie. Le boogie est composé d'un cadre 931 terminé en partie supérieure par deux billes porteuses 932 d'appui sur la surface plane du rail et en partie inférieure par une attente 933 de fixation du bras poutre. Il porte un motoréducteur 934 commandant un galet frotteur, antagoniste avec un galet de serrage libre en rotation, et montés de part et d'autre de la saillie verticale du rail (f ig.2b). c) un bras poutre 940 de section rectangulaire, équipé à l'une de ses extrémités de deux galets à gorge 941 sur chaque flanc qui s'engagent sur les glissières de l'embase 920, et à l'autre d'un plat 942 qui prend place dans l'attente 933 du boogie, où le bras est rendu solidaire par deux goupilles. Des patins à billes permettent au chariot 943 de coulisser le long du bras, entrainé par une chaine 944 commandée par un motoréducteur 945 et un jeu de pignons coniques sur une roue dentée 946. Un codeur sur la roue dentée de renvoie 947 signale la position du chariot sur le bras (fig.2c). Mise en place (fig.3a, 3b): Une fois l'opérateur à l'intérieur du bol GV, un aide lui passe successivement les éléments du MI. A partir d'un tube repéré précisément à l'avance au voisinage du centre de la plaque tubulaire (PT), l'opérateur lui fait coincider le pion de centrage repère de l'embase 920, tout en plaquant sa semelle contre la plaque de partition et PT. Il n'y a ainsi pas d'erreur de positionnement, et l'embase est clampée par vissage des têtes de pions dans les tubes (Fig.3a). Du fait de la disposition des tubes par rapport au périmètre du bol sur la plaque tubulaire, un mauvais positionnement des éléments de rail 930 est impossible s'ils sont assemblés en ordre. L'opérateur doit simplement plaquer chaque élément contre le bol, engager les pions de clampage et les visser (Fig.3a). Le bras poutre 940 est introduit par son extrémité équipée de galets 941 qui viennent se placer sur les glissières en attente sur l'embase 920. L'opérateur redresse alors le bras le long de la plaque de partition, et engage le plat 942 dans l'attente 933 du boogie pour l'y fixer par goupillage (Fig.3b). Cinématique: Le principe de cinématique, et donc de conception, de cet appareillage repose sur deux constats: - d'une part, le bras poutre doit pouvoir se présenter parallèlement à la plaque de partition afin d'avoir accès aux premières rangées de tubes le long de celle-ci, et de ce fait, le centre de rotation de l'embase doit être déplacé vers l'intérieur du bol sur son axe de symétrie; - d'autre part, puisque le centre de rotation est décalé par rapport au centre théorique du bol, et que le rail en suit le périmètre, le bras poutre doit posséder une course d'alongement pour corriger ce décentrement. Ce rattrapage est obtenu par le montage des galets de l'extrémité du bras sur les glissières de l'embase. Le manipulateur une fois monté, le bras est amené parallèlement à la plaque de partition sous une ligne de tubes par la venue en butée du boogie en bout d'un des rails d'extrémité, et le chariot en bout de course sur le boogie. Les codeurs sont ensuite initialisés, avec comme points repères les tubes de fixation de l'embase et la position du chariot. Il est alors facile de présenter le chariot en n'importe quel point sous la plaque tubulaire. Le chariot porte-outil se présente en premier lieu à l'aplomb du trou d'homme d'accès, par où les outillages embarqués sont amenés verticalement pour y être arrimés sur ses flancs (Fig.4a). Suivant que la zone d'intervention se situe en périphérie ou au centre de PT, ces outils peuvent être montés décentrés en avant ou en arrière du chariot. De ce fait, moins de 5% des tubes restent inaccessibles par la présence ou la proximité immédiate de l'embase et du rail (zone ombrée Fig.3c). Pour des interventions sur la plaque de partition et la surface sphérique du bol, un bras complémentaire inclinable est monté sur MI (Fig.4a,b,c,d). Le bras 950, de section rectangulaire, porte à l'une de ses extrémités une ferrure d'accrochage 951 sur l'axe de l'embase* et à l'autre une attente 952 de raccordement au filin d'un treuil 953 monté sur le chariot du bras poutre 940. Un chariot 954 monté sur patins à billes coulisse le long du bras, entrainé par un système à chaine et motoréducteur identique à celui du chariot 943. Un vérin 955 monté en bout de bras assure son bridage sur la paroie sphérique du bol lors des phases de travail des outillages embarqués. Mise en place (Fig.4a,b,c): Au préalable, un treuil est fixe sur le chariot du bras poutre suivant la cinématique décrite précédemment, puis le bras est introduit par le trou d'homme, et engagé dans son attente sur embase. Dans cette position, il est alors possible de fixer manuellement de l'extérieur du bol un outil sur son chariot, pour ensuite raccorder le bras au filin du treuil. Toute la cinématique de montage est exécutée sans qu'un opérateur ait à pénétrer dans le bol, il en est de même pour son démontage et pour tout changement d'outil. Cinématique: L'azimuth et le site du bras 950 sont donnés respectivement par le mouvement du bras poutre 940 et l'action du treuil 953. La valeur de l'azimuth étant donnée par le codeur sur l'embase, le site est déterminé par un codeur sur le motoréducteur du treuil, avec une initialisation préalable lorsque le bras 950 se trouve en position horizontale, parallèle au bras poutre 940. Une fois correctement positionné, le vérin de bridage 955 prend appui sur le bol, puis le chariot amène l'outil au contact de la surface à traiter (Fig.4d). L'outil travaille donc à poste fixe pour les interventions sur la surface sphérique du bol, et dans un plan passant par l'axe du bras bridé pour la plaque de partition. Utilisation: Ce télémanipulateur est principalement destiné à de multiples applications citées ci après à titre non limitatif: - controle et réfection des tubes GV, usinage et décontamination de leurs extrémités, pose et dépose de bouchons d'obturation, - décontamination de la plaque tubulaire, de la plaque de partition et de la surface sphérique du bol (par aspersion haute pression, électropolissage, meulage, etc..), - aide à la manutention et à la pose d'éléments lourds dans le bol, par adaptation de bras spécifiques en remplacement dut bras 950 (écrans protecteurs, tape d'obturation de la tubulure primaire, appareillages de controle et d'usinage des soudures, bride, clading,..). Le système de controle des tubes de l'échangeur ne permet de traiter actuellement qu'un seul tube à la fois, et nécessite une mise en chantier de longue durée dans un milieu difficile. Le télémanipulateur doit permettre de pallier cet inconvénient par l'adaptation sous le chariot 943 du bras 940 d'un outil 960 supportant de part et d'autre un plateau rotatif 961 équipé de trois sondes 962 de controle, soit la possibilité de traiter six tubes simultanément (Fig.5). De plus, par indexage de la rotation des plateaux 961 avec celle de l'axe de l'embase, la disposition des sondes reste alignés sur la trame des tubes quelque soit la position du bras, et leur positionnement se limite au repérage sur un seul tube (visée vidéo, photoélectrique, ultrasons,..). Compte tenu de la largeur de cet outillage, la ligne de tubes le long de la plaque de répartition ne peut être traitée. Aussi, il convient de choisir pour ce cas un outillage fixe constitué de têtes de controle 963 alignées (Fig.5). Revendications du brevet: 1. L'invention concerne un télémanipulateur d'intervention pour générateurs de vapeur (GV) de réacteurs nucléaires, introduit par éléments légers successifs dans la boite à eau, et assemblés rapidement par un seul opérateur présent dans le bol du GV, télémanipulateur qui permet d'intervenir sur la quasi totalité des tubes de la plaque tubulaire, caractdrisé'en ce qu'il possède: - une embase fixée à la plaque à tubes (PT), portant une chape en rotation libre autour d'un axe vertical coincidant avec le réseau des tubes, - un rail constitué d'éléments fixés sur PT et appliqué contre la surface sphérique du bol sur lequel circule un boogie automoteur, - un bras-poutre horizontal fixé sur le boogie et coulissant dans la chape de l'embase, - un chariot automoteur porte-outil coulissant sur ce bras. 2. Télémanipulateur selon 1, caractérisé en ce que la position de l'outil est définie à partir de l'angle d'azimut de la chape, et de la position relative du chariot mesurée par rapport au boogie. 3. Télémanipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras poutre vient positionner le chariot à la verticale du trou d'homme d'accès pour y recevoir des outillages spécifiques introduits verticalement dans le bol, et sans qu'un opérateur ait à y pénétrer. 4. Télémanipulateur selon 2, caractérisé en ce qu'il reçoit un bras complémentaire, lié à la chape de l'embase, inclinable dans un plan vertical, dont l'inclinaison (ou site) est réglée par un treuil monté sur le chariot du bras poutre, et équipé lui-même d'un chariot porte outil; caractérisé également en ce que ces adjonctions complémentaires sont faites depuis l'extérieur du GV. Ce montage permet d'accéder en tous points du bol et de la plaque de partition. 5. Télémanipulateur selon 4, caractérisé en ce que ce bras complémentaire starqueboute par l'action d'un vérin sur la surface sphérique du bol pour chaque séquence d'intervention 6. Télémanipulateur selon 1 caractérisé en ce que le chariot du bras poutre reçoit une ou deux platines multitêtes, tournantes, dont la rotation est indexée à celle de la chape, afin de maintenir constamment ces têtes orientées sur la trame du réseau de tubes, de façon à permettre l'inspection simultanée de plusieurs tubes. 7. Télémanipulateur selon 4, caractérisé en ce que le bras inclinable peut être remplacé par des dispositifs spécifiques d'aide à la manutention et au positionnement d'éléments lourds dans le bol, tels que des écrans protecteurs, une tape d'obturation de la tubulure primaire, des manipulateurs spéciaux, etc...