Brevet FR2586077A1 — publié le 19870213

La présente invention a pour objet un dispositif de mise en place et de maintien dune plaque d'obturation destinée à boucher un orifice pratiqué dans une enceinte. et plus particuliérement adaptée à 1 obturation provisoire d orifices pratiqués dans les boites à eau de générateurs de vapeur pour les centrales nucléaires. Un tel générateur de vapeur est en effet traversé par 1 eau sous pression. chauffée au contact des éléments combustibles du réacteur nucléaire. qui circule dans un faisceau de tubes en U et transmet sa chaleur à un fluide secondaire qui est ainsi vaporisé à I'intérieur du générateur. Le faisceau de tubes en U est porté par une plaque tubulaire délimitant avec le fond du générateur de vapeur une boite à eau hémisphérique séparée en deux compartiments, respectivement d'entrée et de sortie de l'eau sous pression. chacun de ces compartiments comportant un orifice de raccordement au circuit primaire du réacteur dont le diame- tre doit etre important pour permettre des debits éle vés. I1 est périodiquement nécessaire d'accéder à l'intérieur des compartiments de la boite à eau, par exemple pour des opérations de vérification et d'entretien, et de ce fait de pouvoir isoler ces compartiments du circuit primaire du réacteur lorsque celuici est arrêté. L'accés aux compartiments s'effectue par des trous d homme qui doivent avoir la plus faible dimension possible et par suite un diamètre juste suffisant pour le passage normal d'un opérateur, permettant ainsi 1' examen et les interventions éventuelles sur les tubes de la plaque tubulaire. De plus. l'orifice par lequel débouche la canalisation du fluide primaire a un assez grand diamètre et il faut envisager le risque de chute de l'opérateur ou simplement d'outils dans la canalisation. Enfin, cet orifice constitue psychologiquement une gêne. et pour toutes ces raisons, il est indispensable d'obturer le plus rapidement possible cet orifice lorsqu un opérateur doit pénétrer à l'intérieur du fond du générateur. C'est pourquoi. des que l'opérateur a pénétré dans le fond du générateur de vapeur. il met en place une plaque d'obturation sur 1 orifice de la conduite du fluide primaire. Cependant, comme cet orifice a des dimensions généralement supérieures aux dimensions du trou d'homme, la plaque doit être introduite dans le fond en plusieurs morceaux. Le brevet FR-A-2.340.489, du même déposant, décrit un dispositif d'obturation comportant un couvercle composé d'un élément central et de deux éléments latéraux en forme de C dont les dimensions permettent le passage dans le trou d'homme. Chaque élément latéral comprend de part et d'autre d'une échancrure, deux bras articulés à leurs extrémités sur les bras correspondants de L'autre élément autour de deux charnières dont les axes sont alignés. Les deux élé-ments latéraux sont repliés l'un sur l'autre pour le passage dans le trou d'homme, puis ouverts pour s'appliquer sur la portée d'appui, chaque élément recouvrant une partie de ladite portée, de part et d'autre do l'axe d'articulation des charnières, et l'élément central recouvrant l'ouverture formée par les deux échancrures côte à côte et assurant le raidissement de l'ensemble. Le principal inconvénient de ce type de plaque d'obturation reside dans son mode de fixation par vis à action directe. Ces derniéres, en effet, sont implantées à la périphérie de la plaque suivant une orientation perpendiculaire à celle-ci puis visses dans 1 anneau porteur de forme circulaire qui est soudé au plus prés du raccordement des tubulures. Elles font alors l'objet de diverses sollicitations mécaniques, engendrées lors du placage du joint d'étanchéité et de la reprise de l'effet de fond constitué par la pression de la colonne d'eau présente dans la tuyauterie pendant l'arrêt du réacteur.Ces sollicitations sont de nature à occasioner au fil des manoeuvres des ruptures du fût des vis ou des impacts sur les filetages des trous de 1 anneau porteur. entrainant alors des temps de séjour importants dans la boite à eau pour l'enlèvement des parties rompues et les réparations nécessaires. De plus, pendant cette réfection, le personnel d'intervention est soumis à l'ambiance active régnant dans la boite à eau. On connait également. dans le FR-A 2.554.208, un dispositif d'obturation comprenant au moins deux panneaux composés d'un support léger revêtu de fibres de carbone liees par de la résine. Mais dans ce cas, on ne peut pas réaliser des trous périphériques directement dans la fibre de carbone, car de tels usinages entraineraient un affai-blissement significatif de la tenue mécanique du dispositif d'obturation. De plus, la solution consistant a renforcer les zones à trous par des parties métalliques fait ressurgir les problèmes rencontrés dans le dispositif décrit précédemment. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif de mise en place et de maintien qui réponde aux exigences ci-dessus et qui permette d'assurer le maintien étanche d'une plaque pour 1 obturation des tubulures primaires de la boite à eau du générateur de vapeur. tout en assurant une diminution de la valeur des contraintes de bridage sur les filets des vis et des trous ta raudés. Enfin, l'invention permet de réduire le temps des interventions, lesquelles seront désormais effectuées en grande partie hors de la zone active que constitue ladite boite à eau du générateur de vapeur. Selon l'invention, l'anneau porteur comporte une gorge interne à une face inclinée à l'intérieur de laquelle sont positionnées des cales de bridage qui s'appliquent sur la périphérie de la plaque d'obtura- tion et qui. sous l'action d'organes de blocage coopérant avec l'anneau porteur. se déplacent individuellement dans ladite gorge selon une direction radiale et descendante pour exercer un effort de compressiofl sur ladite plaque d'obturation. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à ti- tre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en perspective du fond d'un générateur de vapeur - la Fig. 2 est une vue partielle de dessus du'dispositif selon l'invention - la Fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la Fig. 2 - la Fig. 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la Fig. 2 - la Fig. 5 represente en coupe transversale une première variante du dispositif selon l'invention; - les Fig. 6 et 7 sont deux vues en perspective de deux versions de vis de bridage adaptables a la première variante du dispositif - la Fig. 8 représente en coupe transversale une seconde variante du dispositif selon l'invention. Si l'on se réfère tout d'abord à la Fig. 1. on a représenté en perspective et schématiquement un générateur de vapeur comprenant une enceinte cylindrique 1 fermée par un fond 2 en forme de calotte sphérique. Une plaque tubulaire 3 sur laquelle sont fixés un certain nombre de tubes 4 est interposée entre l'en- ceinte cylindrique 1 et le fond 2, définissant ainsi une boite à eau, qui est partagé en deux compartiments par une cloison intermédiaire verticale 5. Le fluide primaire, chauffé dans le réacteur. arrive par une tubulure 6, débouchant dans le fond 2 par un orifice 7. I1 passe dans les tubes 4 ayant une forme en U renversé, et, après avoir cédé sa chaleur au fluide secondaire, ressort dans le fond du générateur 2 de l'autre côté de la paroi 5, d'oû il est évacué par l'ouverture 8 dans une tubulure 9, Dans l'enceinte 1, les tubes 4 sont noyés dans le fluide secondaire qui est ainsi vaporise. Le fond demi-sphérique 2 du générateur de vapeur est ainsi muni de deux orifices 7 et 8 qui débouchent dans les tubulures 6 et 9, Pour la vérification et l'entretien du circuit du fluide primaire, le fond 2 est, à cet effet, muni de deux orifices 10 placés de part et d'autre de la cloison 5 et par lesquels un opérateur peut pénétrer dans chaque compartiment du fond 2, Afin de ne pas diminuer la résistance du fond 2, les orifices d'accès 10 ont une dimension aussi réduite que possible, et leur diamètre est limi- té à celui qui est juste suffisant pour le passage d'un opérateur revêtu d'une combinaison de protection. Avant de commencer les opérations de vérification et d'entretien, l'opérateur effectue sur l'orifice d'entrée 7 ou sur l'orifice de sortie 8 la mise en place et la fixation d'une plaque d'obturation 11, également appelée tape d'obturation. Pour permettre le passage par les orifices d'accès 10, la plaque d'obturation 11 est par exemple réalisée en plusieurs panneaux qui sont assemblés entre eux pour former un disque ayant le même diamètre que l'orifice à obturer. Chacun de ces panneaux est réalisé en un matériau à faible densité revêtu de fibres de carbone liées par de la résine. La plaque d'obturation 11 doit évidemment être maintenue et fixée sur l'ouverture par un dispositif de bridage 20 permettant notamment d'obtenir une étanchéité très efficace à l'effet de fond constitué par la pression de la colonne d'eau présente dans la tuyauterie. Ce -dispositif de bridage 20, représente aux Fig. 2, 3 et 4, se compose d'un anneau porteur 21, implanté par soudage sur les orifices 7 et 8 des tubulures 6 et 9 à obturer. L'anneau porteur 21 porte sur sa face laté-rale interne une gorge trapezoidale 22 comportant une face inclinée 23 dont 1 angle o( doit être supérieur à l'angle de frottement des matériaux venant en contact, et ceci afin d'éviter tout coincement dans ladite gorge. La valeur de l'angle o( est d'environ 15' Un décrochement 24 est situé sous la gorge trapèzoidale 22 et assure le positionnement de la plaque 11 et 1 assise d'un joint d'étanchéité 12. La profondeur du décrochement 24 est légèrement inférieure à la valeur des épaisseurs cumulées de la plaque il et du joint d'étanchéité 12. Le maintien de la plaque d'obturation dans le décrochement 24 de l'anneau porteur 21 est réalise par des cales de bridage 25 qui viennent se position- ner dans la gorge trapèzoidale 22. Comme l'illustre la Fig. 2, chaque cale de bridage 25 est constituée d'un barreau formant un secteur de couronne circulaire dont le profil extérieur épouse le rayon intérieur de la gorge 22. La face supérieure 25 de chaque cale 25 (Fig. 3 et 4 > est inclinée d'un angle de meme valeur que l'angle CZ de la face inclinée de la gorge trape- oidale 22 de l'anneau porteur 21, soit environ 15*. Chaque cale 25 possède un trou taraudé 26 disposé radialement en son milieu pour une vis de blocage 27 coopérant avec l'anneau porteur 21, et qui se trouve donc orienté selon un axe parallèle au plan défini par la plaque d'obturation 11. L'anneau porteur 21 comporte. sur sa partie supérieure, des échancrures 29 régulièrement réparties sur sa périphérie pour permettre le montage rapide de l'ensemble : vis de blocage 27, rondelles d'appui 28 et cales de bridage 25. Les cales de bridage 25 sont réunies deux par deux pour former des chapelets 30 composés par exemple de quatre cales 25 reliées entre elles par l'intermédiaire de biellettes 31 qui, comme le montre la Fig. 4, sont maintenues et articulées à chaque ex trémité autour d'un axe constitué par une vis de guidage 32 fixée dans la partie horizontale de la face supérieure des cales 25. Chaque chapelet 30 composé, comme dans l'exemple représenté, de quatre cales couvre un sec teur circulaire de 72. Pour couvrir l'ensemble du pourtour de la plaque d'obturation 11, l'opérateur doit installer cinq chapelets de quatre cales. Le chapelet 30 ainsi constitué permet de manutentionner quatre cales 25 à la fois, dont le poids unitaire n'est pas trop important. par exemple de l'ordre de 1kg. ce qui évite à l'opérateur de transporter des charges trop lourdes. Les chapelets peuvent évidemment etre constitués d'un nombre plus ou moins important de cales. Les biellettes 31 servent notamment de points de repères pour le sens d'introduction des cales 25 dans la gorge trapézoïdale 22 et au maintien en ligne lors du positionnement des chapelets 30 sur l'anneau porteur 21. La hauteur minimum de l'anneau porteur 21 a été calculée pour permettre le vissage des vis 27 au moyen d'une visseuse télécommandée de l'extérieur du générateur de vapeur. L'installation du dispositif de bridage s'effectue de la manière suivante Après avoir positionné le joint d'ètancheité 12 et la plaque d'obturation il dans le décrochement 24 de l'anneau porteur 21, l'opérateur procède au montage successif de chaque chapelet 30 en introduisant dans les échancrures 29 une vis de blocage 27 dont l'extrémité a été préalablement introduite dans le trou taraudé 26 de la cale 25. Ensuite, de manière télécommandée, on procède au vissage des vis de blocage 27 ce qui provoque le glissement de la face inclinée 25' de chaque cale sur la face inclinée 23 de l'anneau porteur 21, se traduisant par un effort de compression des cales de bridage 25 sur la plaque d'obturation 11, laquelle comprime à son tour le joint d'étanchéité 12. Dans cet exemple, le vissage des vis de blocage s effectue par l'extérieur de l'anneau porteur 21. A la Fig. 5, on a représenté une première variante du dispositif de bridage permettant l utili- sation d'une visseuse, non représentée, ne comportant aucune modification d'adaptation par rapport aux visseuses utilisées dans l'art antérieur. Comme précédemment. le dispositif de bridage se compose de 1 anneau porteur 21 comportant la gorge trapèzoidale 22 et le décrochement 24 pour le positionnement du joint d'étanchéité 12 et de la plaque d'obturation 11. Dans ce cas. les cales de bridage 35, comportant également une face supérieure inclinée 35' d un angle de même valeur que l'angle à face inclinée 23 de la gorge trapézoïdale 22, sont munies d'un trou lisse 36 dont l'axe est incliné par rapport au plan défini par la plaque d obturation 11. Le montage de la cale 35 dans la gorge tra pézoidale 22 est réalisé par l'intermédiaire d'une vis 37 positionnée également dans l'échancrure 29 de l'an- neau porteur 21 et dont le corps 38 est introduit dans le trou lisse 36 de la cale 35. La tête d'arrêt 39 de la vis de blocage 37 est placée à l'extérieur de l'anneau porteur 21 et l'extrémité filetée 40 de la vis 37 débouche du trou lisse 36 vers l'intérieur de l'anneau porteur 21. Le blocage de la cale 35 est obtenu par un écrou 41 vissé sur l'extrémité filetee 40 de la vis 37. Le vissage de l'écrou 41 s'effectue donc de l'intérieur de l'anneau porteur 21, et l'inclinaison de la vis de blocage 37 facilite sensiblement ce vissage. Sur les Fig. 6 et 7, on a représenté respectivement une vis de blocage 37 à tête cylindrique 39a et une vis comportant une tête d'arrêt 39b en forme de r. La forme carrée autobloquante du corps 38 est destinée à immobiliser en rotation la vis lors du serrage de l'écrou 41. A la Fig. 8, on a représenté une autre variante du dispositif de bridage. Cette variante s'applique plus particulièrement aux générateurs de vapeur déjà installés équipés de moyens d'obturation selon l'art antérieur. Dans ce cas, la boite à eau du générateur de vapeur comporte une portée d'appui circulaire soudée au plus prés du raccordement des tubulure. La fixation de la plaque d'obturation était réalisée par des vis à action directe implantées à la périphérie de ladite plaque suivant une orientation perpendiculaire à celle-ci, lesdites vis étant vissées dans la portée d'appui qui comportait à cet effet des trous borgnes filetés. Sur la Fig. 8. l'orifice 7 a obturer est donc équipé d'une portée d'appui circulaire 50 munie de trous borgnes 51. La plaque d'obturation 11 et le joint d'étanchéité 12 sont en appui sur la portée circulaire 50. L'anneau porteur 55 à gorge trapézoïdale 56 est monté sur la portée circulaire 50 par l'intermédiaire de goujons 57 vissés dans les trous borgnes 51 et est maintenu en place par des écrous 58 freinés par des vis 59. Comme dans les exemples précédents, la plaque d'obturation 11 et le joint d'étanchéité 12 sont maintenus par des cales 60 pénétrant dans la gorge trapézoïdale 56. Afin de permettre le passage des écrous 58 des goujons 57. les cales 60 comportent un évidement 61. Le blocage des cales 60 s'effectue comme précédemment décrit par des vis de blocage coopérant avec 1 anneau porteur 55. Le dispositif de mise en place et de maintien qui vient d'être décrit, permet de réduire considérablement la précontrainte de serrage engendrée sur chaque vis de blocage. Cette précontrainte est en fait sensiblement egale au produit constitué par la somme de l'effort de fond et de l'effort d'assise du joint. par la valeur de la tangente de l'angle Ot de la face inclinée de la gorge trapezoidale. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails des modes de réalisation qui viennent d'être décrits. mais elle en englobe au contraire toutes les variantes et notamment celles qui n'en différeraient que par l'emploi de moyens équivalents. C'est ainsi que le dispositif de bridage a été décrit pour s'adapter au cas général d'un orifice de section circulaire, mais la forme des éléments peut évidemment être adaptée à une autre forme d'orifices. En outre, l'invention a été décrite specialement dans le cas de générateurs de vapeur mais peut être bien évidemment utilisée dans d'autres applications. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de mise en place et de maintien d'une plaque d'obturation (11) d'un orifice (7, 8) dans une enceinte comportant un anneau porteur (21, 55) fixé sur le pourtour dudit orifice à obturé, ca ractérisé par le fait que l'anneau porteur (21, 55) comporte une gorge interne (22, 5E) à une face inclinée (23) à l'intérieur de laquelle sont positionnées des cales de bridage (25. 35, 60) qui s'appliquent sur la périphérie de la plaque d'obturation (11) et qui, sous l'action d'organes de blocage t27. 37) coopérant avec l'anneau porteur (21.- 55) se déplacent individuellement dans ladite gorge selon une direction radiale et descendante pour exercer un effort de compression sur ladite plaque d'obturation. 2.-Dispositif selon la revendication 1, ca ractérisé par le fait que les organes de blocage (27, 37) sont des vis. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les cales de bridage (25, 35, 60) sont assemblées entre elles par des moyens de liaison (31, 32) pour former un ou plusieurs chapelets indépendants (30) couvrant le pourtour de la plaque d'obturation 4,- Dispositif selon la revendication 3, ca ractérisé par le fait que les moyens de liaison sont constitués par des biellettes (31) reliant les cales de bridage (25. 35, 60) deux par deux et articulées à chaque extrémité autour d'un axe constitué par une vis de guidage (32) fixée sur la face supérieure desdites cales (25, 35, 60). 5.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les cales de bridage (25. 35, 60) ont leur face supérieure (25', 35') inclinée d'un angle de même valeur que l'angle d'inclinaison de la face (23) de la gorge interne (22, 56) S.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'angle d'inclinaison de la face supérieure (25', 35') des cales de bridage (25, 35, 60) et de la face (23) de la gorge (22, 56) est supérieur à l'angle de frottement des matériaux venant en contact. 7.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque cale de bridage (25, 35, 60) est constituée d'un barreau formant un secteur de couronne circulaire dont le profil extérieur épouse le rayon intérieur de la gorge interne (22). 8.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque cale de bridage (25, 35, 60) possède un trou taraudé (26) ou lisse (36) disposé radialement en son milieu pour l'organe de blocage (27, 37) coopérant avec l'anneau porteur (21, 55). et dont l'axe est parallèle ou incliné par rapport au plan défini par rapport à la plaque d'obturation (11). 9.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'anneau porteur (21, 55) comporte, sur sa partie superieure. des échancrures (29) régulièrement réparties sur sa périphérie pour le montage des organes de blocage (27, 35). 10.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'anneau porteur (55) est monté sur une portée d'appui circulaire fixée sur le pourtour de l'orifice à obturer.