Brevet FR2562031A1 — publié le 19851004

La presente invention concerne un dispositif pour insé- rer une pile d'objets dans un emballage de forme allongée, notamment pour garnir d'une pile de pastilles une gaine d'aiguille de combustible pour réacteur nucléaire rapide. Selon l'invention, ce dispositif comporte un passage et des moyens d'alimentation pour introduire dans ce passage les objets à traiter, disposés à la suite. en appui l'un contre l'autre, ainsi que des organes tournants opposés, ayant chacun une partie périphérique en saillie dans le passage, pour constituer dans celui-ci une zone de serrage que doivent traverser les objets à traiter; un moyen d'en- traînement pour entraîner en rotation le premier des organes tournants; et un moyen d'arrêt, pour arrêter, après une rotation d'amplitude déterminée, ce premier organe tournant entraîné. De préférence, le premier organe entrainé ou mené est commandé par un moteur pas-à-pas. D'une manière avantageuse, le dispositif conforme à - l'invention peut comporter des moyens d'appui élastiques, pour appliquer le second organe tournant contre le premier organe tournant, entraîné. Le second organe tournant peut être monté à rotation sur un bras pendulaire. Le dispositif peut en outre compor- ter un moyen pour détecter la rotation du second organe tournant, et pour comparer cette rotation ainsi mesurée avec la rotation du premier organe tournant, entrainé. Par exemple, le dispositif peut comporter à cet effet une roue pourvue de dents à sa périphérie, qui tourne avec le second organe tournant, et un moyen optique de détection, pour observer le nombre des dents qui défilent en regard d'un emplacement prédéterminé. Egalement, le dispositif conforme à l'invention peut comporter un moyen de déplacement, pour actionner le second organe tournant, afin de le rapprocher du premier organe Tournant, entrainé, ou de l'en écarter. D'une manière avantageuse, le dispositif peut comporter une butée mobile, pouvant être amenée en position d'arrêt dans le passage des objets, endessous de la zone de serrage comprise entre les deux objets tournants, ou amenée en posi- tion d'effacement, hors du passage précité; en position d'arrêt, cette butte sert à retenir un objet dans le passage, lorsqu'on actionne le second organe tournant, pour l'écarter du premier organe tournant, entraîné. Les objets considérés, à insérer dans un emballage de forme allongée, peuvent être constitués en particulier par des pastilles de combustible (U 02), pour un réacteur 1l nucléaire à neutrons rapides, de type surrégénérateur. L'invention peut être réalisée de diverses manières. On en décrit ci-après, à titre d'exemple, un mode particu- lier de réalisation avec des variantes possibles, en réfé- rence à la figure annexée. Celle-ci est une vue en pers- pective d'un dispositif pour garnir de pastilles de combus- tible une gaine de combustible. Pour plus de clarté, on a supprimé de la figure une partie du dispositif. Le dispositif 10 comporte un bloc ll massif, en acier inoxydable, percé d'un trou vertical 12, de section circu- laire, qui traverse le bloc 11 de part en part. Un arrache- ment d'une partie de ce bloc 11, permet de voir sur la figure le trou 12. qui sert à faire passer des pastilles de combustible 13, à la suite l'une de l'autre. Une première roue 14. montée sur un axe 14a horizontal fixe, est entrai- née en rotation par un moteur pas-à-pas 15. Une seconde roue 16, de même diamètre que la première roue 15. est montée folle sur un axe horizontal 17, solidaire d'un bras pendulaire 18. Celui-ci est suspendu à la structure 19 par un pivot horizontal 20, pour permettre de déplacer la roue 16 suivant la flèche double A. Les deux parties périphéri- ques en regard des roues 14.16, font saillie dans le trou 12, pour y définir une zone de serrage que traversent les pastilles 13. Un ressort 21, monté entre le bras pendulaire 18 et la structure fixe 22, solliciteélastiquement la roue 16 en direction de l'autre roue 14. Un moyen 30 (électro-aimant ou vérin) est relié au bras 18, pour imprimer un léger mouvement à la roue 16, soit pour la mettre davantage en saillie dans le trou de passage 12. soit pour la retirer légèrement du passage. L'amplitude de ce mouvement. schématisée par la flèche B, est par exemple de 0,7 mm. Pendant le mouvement correspondant aux flèches A et B. les axes 17 et 14a restent sensiblement parallèles, et sensiblement contenus dans le meme plan horizontal. Des butées (non représentées) sont prévues, pour limiter les déplacements du bras pendulaire 18 dans les deux sens. Une tige coulissante 32 montée transversalement dans le bloc 11 sert de butée de référence. Un électro-aimant 33 peut déplacer cette tige 32, de manière qu'une extrémité de celle-ci fasse saillie dans le trou i2. ou en soit écar- tée en position d'effacement (flèche double C)._ Un bol d'alimentation 40 est représenté schématiquement sur la figure. Il est disposé en haut du bloc 11, est pourvu d'organes de séparation pour retenir les débris et sert à introduire les pastilles de combustible 13 par le haut du trou 12, afin de constituer une pile verticale de pas- tilles 13. A la sortie du trou vertical 12, un tube de gui- dage 41 permet d'introduire les pastilles de combustible 13 dans une gaine 42, afin de constituer une aiguille de combustible. Le bol d'alimentation 40 est agencé de manière à introduire les pastilles de combustible 13 en pile continue dans le trou vertical 12. en éliminant les débris, et sans aucun espacement entre les pastilles successives. Un détec- teur optique, comportant une source 43 et un récepteur 44, est disposé audessus du sommet du bloc 11. pour émettre un signal destiné à arrêter le moteur pas-à-pas 15. si ce détecteur constate l'existence d'un écartement entre deux pastilles successives. Un organe de réglage 45, commandé à la main et associé au moteur pas-a-pas 15, permet de fixer le nombre de manneu- vres élémentaires ou de pas du moteur pas-à-pas 15 (et don de la roue 14) , pour chaque genre de gaine 42 à garnir de pastilles de combustible 13. Ainsi, la longueur de la pile de pastilles de combustiblejdélivrée par cyclef13 est déter- minée par le nombre de manoeuvres élémentaires de la roue 14, à raison de 600 manoeuvres par exemple, et à la cadence de 400 manoeuvres par tour, pour la jante de la roue 14 entraînée par le moteur 15. Le moteur pas-àpas 15 fonctionne suivant un programme pré-éabli, pour effectuer un certain nombre de manoeuvres élémentaires (par exemple 10 000 manoeuvres) à une certaine cadence (par exemple, à raison de 100 manoeuvres par secon- de). L'organe de réglage 5 provoque ensuite l'arrêt automa- tique du moteur 15, quand-celui-ci a effectué le nombre prévu de manoeuvres élémentaires, au bout d'un laps de temps qui correspond exactement à 100 secondes dans l'exemple considéré plus haut. On peutassurer une rotation précise du moteur, à une manoeuvre élémentaire près, correspondant en général à 0,9' (soit 400 manoeuvres par tour). Un-dispositif de codage est prévu sur l'arbre du moteur- 15. pour émettre une-série d'impulsions à la fréquence d'exécution des manoeuvres du moteur. Dans un mode de réali- sation optique de ce dispositif, une roue 46 calée sur l'arbre de la roue 16 présente en périphérie des dents 46a, en nombre égal à celui des manoeuvres élémentaires de la roue 14, à chaque tour. Une source optique47 et un capteur 48 sont associés aux dents 46a, pour constituer sur l'arbre un dispositif d'encodage, comportant un compteur 49 pour compter le nombre des dents 46a, ou le nombre des interval- les correspondants. Ainsi, en comparant le nombre de manoeu- vres élémentaires prévues dans un cycle, et le nombre des dents qui défilent effectivement en regard d'un emplacement prédéterminé. on peut déterminer tout décalage éventuel du mouvement des pastilles de combustible 13. Par exemple, si la roue passive 16 a glissé légèrement sur les pastilles, la longueur totale de la pile de pastilles débitée au cours du cycle correspondant sera en réalité plus faible que la longueur prévue, et la comparaison indiquée plus haut per- - mettra de le savoir. En ce cas, la machine s'arrête, et l'on peut déterminer la cause du glissement pour y remédier. Si, par exemple, le poids des pastilles de combustible situées au-dessus du dispositif l'emporte sur l'effort résistant dû aux frottements en jeu entre les pastilles et la roue menée 16,. on obtient une pile de pastilles 13 de longueur excessive, au-delà des tolerances fixées. Mais la roue passive 16 peut tourner librement, et la valeur de comptage du nombre de manoeuvres élémentaires de la roue passive 16 ne coïncide plus avec le nombre de manoeuvres commandées de la roue motrice 14. La différence correspon- dante donne une indication quantitative de la variation de longueur de la pile de pastilles 13. Lorsque la rotation de la roue motrice 14 s'arrête, les pastilles 13 qui sont encore en-deçà sont retenues entre les deux roues 14, 16, grâce aux frottements dus à l'effort d'appui du ressort 21. Lorsque les roues s'arrêtent, la longueur de la partie de la pastille en saillie en- dessous des plages de serrage des deux roues peut varier de plusieurs millimètres. C'est là une cause d'erreur, quant au point de départ de référence pour la pile suivante. On 2La évite cet inconvénient grâce à la butée de départ 32, qui sert à réaliser chaque pile. On met d'abord la butée de départ 32 en position d'arrêt, en saillie dans le trou de passage vertical 12; ensuite, on écarte la roue passive 16 de la roue motrice 14. en actionnant le vérin ou électro- aimant 30 pour laisser la pile de pastilles 13 tomber sur la butée 32. Après quoi, on ramène la roue passive 16 en position normale de fonctionnement. Quand la gaine suivante 42 est arrivée en place on efface la butée de départ 32, et on met en marche le moteur pas-à-pas 15, pour faire tourner les roues 14, 16. suivant un programme de commande affiché dans le bloc 45, afin de provoquer le débit d'une pile de pastilles. La longueur de cette pile correspond à la longueur voulue, diminuée de la distance qui existe entre la butée de départ 32 et la zone de serrage comprise entre les deux roues 14, 16. Soit par exemple un cas de fonctionnement ou,dans le cycle correspondant au garnissage de chaque gaine 42, on doit réaliser une pile de pastilles de combustible ayant une longueur de 1000 + 4 mm. Les pastilles considérées ont une longueur variable entre 5,1 et 7,5 mm. Et l'agencement de la machine est tel que la longueur de la pile de pastil- les à réaliser atteint exactement la tolérance minimum, lorsque c'est une pastille de longueur maximum qui reste serrée entre les deux roues 14. 16. à la fin d'un cycle de fonctionnement. La pastille en question sera alors la première de la pile suivante. Par contre, la longueur de la pile de pastilles à réaliser se trouve juste en-dessous de la tolérance maximum, au moment o une pastille 13 de longueur minimum quitte la plage de serrage des deux roues 14, 16, à la fin d'un cycle de fonctionnement, pour cons- tituer la dernière pastille de la pile considérée. L'exécution de chaque cycle de fonctionnement peut demander une minute, par exemple. La machine laisse tomber individuellement les pastilles 13 dans la gaine 42 qu'il s'agit de garnir. Malgré la faible amplitude du jeu, dû aux tolérances, entre le calibre des pastilles et l'inté- rieur de la gaine, il se produit à l'échappement de l'air déplacé un effet de piston qui suffit pour limiter la vites- se des pastilles, et pour limiter les dégâts et/ou pour éviter d'abîmer les pastilles d'une manière indésirable. Le dispositif que l'on vient de décrire permet de réaliser des piles de pastilles de combustible ayant une longueur constante, dans les tolérances compatibles avec une production industrielle, en contrôlant le défilement des pastilles, et leur introduction dans la gaine, pour assurer des charges définies à une pastille près. REUENDICATIONS 1. Dispositif pour insérer une pile d'objets (13) dans un emballage (42) de forme allongée, comportant un passage (12), et un moyen (40) d'alimentation pour introduire dans ce passage (12) les objets (13) disposés à la suite, en appui l'un contre l'autre, dispositif (10) caractérisé en ce qu'il comporte des organes tournants (14,16) opposes, ayant chacun une partie périphérique en saillie dans le passage (12) pour constituer dans celui-ci une zone de serrage que doivent traverser les objets (13); un moyen d'entraînement (15), pour entraîner en rotation l'un (14) des organes tournants; et un moyen d'arrêt (45) pour arrO- ter, après une rotation d'amplitude prédéterminée, ledit organe (14) tournant men6. 1 _ - 2. Dispositif selon la revendication 1, caracterisé enri ce que le passage (12) prévu pour les objets (13) est disposé verticalement. 3. Dispositif selon l'une des revendications i ou 2, caractérisé en ce que les mouvements de l'organe tournant (14) mené sont assurés par un moteur pas-à-pas (l5). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (21) d'appui élastique, pour appliquer élastiquement le second organe tournant (16) contre le premier organe tournant (14) mené. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second organe tournant (16) est monté rotatif sur un bras pendulaire (18). 6-. Dispositif.selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (30) de déplacement, pour écarter le second organe tournant (16) de l'organe tournant (14) mené, afin de laisser las objets (13) libres de se déplacer sous l'effet de la pesanteur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une butée mobile (32), pouvant être sélectivement mise an saillie sur le trajet (12) des objets (13); cette butée (32) étant située en aval de la zone de serrage comprise entre les deux organes tournants (14,16). 8. Dispositif selon les revendications 6 et 7, caracté- risé en ce qu'il comporte un moyen (33) pour actionner la butée (32). après une rotation d'amplitude prédéterminée de l'organe tournant (14) mené, afin de mettre la butée (32) en saillie dans le trajet (12) des objets (13); un moyen (30) pour actionner ensuite le second organe tournant (16), et pour l'écarter du premier organe tournant (14), iO afin de laisser les objets (13) tomber jusqu'à la butée (32); et un moyen (45) pour commander un nouveau cycle de fonctionnement qui comporte une rotation d'amplitude prédéterminée de l'organe tournant (14) mené. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que les objets (13) sont des pastilles de combustible quele dispositif introduit dans une gaine (42) d'aiguille de combustible pour réacteur nucléaire.