Brevet FR2592932A2 — publié le 19870717

FR 2592932 A2 19870717 FR 8600308 A 19860110 La présente addition a pour objet un dispositif automatique de mise en place et de maintien d'une plaque d'obturation destinée à boucher un orifice pratiqué dans une enceinte et plus particulièrement adapté 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 l'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 l'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'entre et de sortie de l'eau sous pression, chacun de ces compartiments comportant un orifice de raccordement au circuit primaire du réacteur dont le diamètre doit être important pour permettre des débits éleves. Or, il est périodiquement nécessaire d'accè- der 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 ccm- partiments du circuit primaire du réacteur lorsque celui-ci est arrêté. L'accès 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 l'examen et les interventions éventuelles sur les tubes de la plaque tubulaire. Naturellement, pendant ces opérations, le circuit de circulation du fluide primaire est arrêté afin d écarter tout risque d'arrivée intempestive d'eau chaude ou tiède dans les boites à eau du générateur de vapeur. D'autre part, 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'operateur ou d'outils dans la canalisation. Enfin. cet orifice béant 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'interieur du fond du générateur. Le but du brevet principal est de proposer un dispositif de mise en place et de maintien d'une plaque d'obturation d'un orifice dans une enceinte comportant un anneau porteur fixé sur le pourtour dudit orifice à obturer. Selon le brevet principal, l'anneau porteur comporte une gorge interne à une face inclinée à l'in- térieur de laquelle sont positionnées des cales de bridage qui s'appliquent sur la périphérie de la plaque d'obturation et qui, sous l'action d'organes de blocage constitués par des vis coopérant avec l'anneau porteur. se déplacent individuellement dans ladite gorge selon une direction radiale et descendante pour exercer un effort de compression sur ladite plaque d'obturation. Pour obtenir le bridage des cales dans l'an- neau porteur et le maintien de la plaque d'obturation, l'opérateur doit procéder au serrage des organes de blocage les uns après les autres. ce qui augmente le séjour du personnel d'intervention dans la zone active constituée par la boite à eau du générateur de vapeur et par conséquent la dose de rayonnements reçue par celui-ci. La présente addition se rapporte a un perfectionnement qui consiste à automatiser cette opération de bridage. Une telle automatisation du dispositif de bridage offre d'une part l'avantage d'abaisser la dose de rayonnements reçue par le personnel d'in- tervention, ceci grâce à la diminution du temps de bridage de la plaque d'obturation qui réduit d'autant le séjour passé dans la zone active, et d'autre part, permet de bénéficier d'une réduction homogène et d'un meilleur contrôle des sollicitations mécaniques engendrées par l'effort de bridage. Suivant l'addition, le bridage dans la gorge interne à une face inclinée de l'anneau porteur est assuré par une série de vérins, disposés en périphérie de la plaque d'obturation et dont l'actionnement simultané, obtenu grâce à une commande unique, permet d'agir uniformément mais individuellement sur chaque cale de bridage. Selon une caractéristique de l'invention, les vérins de bridage sont assemblés entre eux par l'intermédiaire d'au moins un secteur de couronne circulaire sous forme d'un ou de plusieurs chapelets indépendants couvrant le pourtour de la plaque d'obturation. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, chaque vérin de bridage est forme de deux sous-ensembles comprenant respectivement d'une part le vérin de mise en charge dont le corps constitue la cale de bridage et d'autre part son système de verrouillage. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de realisation donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective du fond d'un générateur de vapeur - la figure 2 est une vue partielle de dessus du dispositif selon l'invention - la figure 3 est une vue à plus grande échelle, en coupe partielle selon la ligne III-III de la figure 2 - la figure 4 est une vue à plus grande échelle, en coupe longitudinale selon la ligne IV-IV de la figure 2 représentant le dispositif de bridage selon l'invention en phase repos - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 représentant le dispositif de bridage en phase de serrage - la figure 6 est une vue en coupe transversale du vérin de bridage représentant les différentes canalisations réalisées dans le corps du vérin de mise en charge et dans le corps du système de verrouillage; - la figure 7 représente le synoptique des connexions hydrauliques assurant le fonctionnement du dispositif de bridage automatique selon l'invention. Si l'on se réfère tout d'abord à la figure 1. on a représente 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'enceinte cylindrique 1 et le fond 2, définissant ainsi une boite à eau, qui est partagée 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. Il passe dans les tubes s 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'où 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 vaporisé. 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 lequels 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 un diamètre aussi réduit que possible, et leur diamètre est limité 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 20a (figure 2) permettant notamment d'obtenir une étanchéité tres efficace à l'effet de fond constitué par la pression de la colonne d'eau présente dans la tuyauterie. Ce dispositif d'obturation 20a, représenté aux figures 2, 3 et X, se compose d'un anneau porteur 21a, implanté par soudage sur les orifices 7 et 8 des tubulures 6 et 9 à obturer. L'anneau porteur 21a porte sur sa face latérale interne une gorge trapèzoidale 22a comportant une face inclinée 23a-dont l angle aC 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 d est d'environ 15' Un décrochement 24 est situé sous la gorge trapèzoidale 22a et assure le positionnement de la plaque d'obturation Il et l'assise d'un joint d'étan chéité 12. La profondeur du décrochement 24 est légèrement inférieure à la valeur des épaisseurs cumulées de la plaque 11 et du joint d'étanchéité 12. Le maintien de la plaque d'obturation 11 dans le décrochement 24 est réalisé par une série de vérins désignés chacun dans son ensemble par la référence 70. Les vérins de bridage 70 sont reliés entre eux par un ou plusieurs secteurs de couronne circulaire 71 pour former sur le pourtour de la plaque d'obturation 11. par exemple quatre chapelets 72 composés chacun de cinq vérins de bridage 70 comme représenté sur la figure 2. Les vérins de bridage 10 sont assemblés un à un avec le secteur de couronne circulaire 71 par l'intermédiaire de deux vis-guides 73 (figure 3) insérées chacune dans une des lumières oblongues 74 prévues dans le secteur 71, puis vissées en butée dans le vérin 70 comme cela sera précisé ultérieurement. Chaque vérin de bridage 70 est relié 9 l'anneau porteur 21a par l intermédiaire d'un boulon 75 associé à une sphère d'ancrage 76 placée dans un logement cylindrique 77 pratiqué dans ledit anneau porteur 21a et en appui sur la tête du boulon 75. La représentation de la figure 3 permet de visualiser en phase repos un des vingt vérins de bridage 70 constituant le dispositif selon l'invention. Chacun de ces vérins 70 est constitué par deux sous-ensembles comprenant respectivement un vérin de mise en charge 78 et son systèmede verrouillage 79. Le vérin de mise en charge 78 est formé par un corps 80 comportant une cavité interne 81 dans laquelle est vissé le corps 82 du système de verrouillage 79. La tige du boulon 75 traverse le corps 80 du vérin de mise en charge 78 et le corps 82 du système de verrouillage 79. Sur cette tige sont montés d'une part un piston 83 placé dans la cavité 81 du corps 80 et d'autre part une butée de verrouillage 84 positionnée dans un évidement interne 85 prévu à l'intérieur du corps 82 du système de verrouillage. Le piston 83 délimite dans la cavité interne 81 du corps 80 deux petites chambres A et 8. Le piston 83 et la butée de verrouillage 84 sont tous deux maintenus sous une charge constante et prédéterminée grâce à l'action d'éléments élastiques comme par exemple un ressort ou des rondelles "Belleville" 75a précontraintes par l'écrou 75b.. Ces rondelles "Belleville" 75a assurent une charge constante de 200 kg par boulon 75 sur une plage de compression permettant de s'affranchir des tolérances de réalisa tion des pièces. La tige du boulon 75, en dehors de son rôle de reprise des efforts de traction lors de la phase de serrage. assure aussi la fonction d'axe de guidage axial du piston 83 et de la butée de verrouillage 84. Comme l'illustre la figure 6, le corps 80 du vérin de mise en charge 78 se constitue d'un barreau en forme de secteur circulaire dont le profil extérieur épouse la surface intérieure de la gorge trapè- zoidale 22a de l'anneau porteur 21a. Le profil en forme de coin du corps 80 (figure 3) possède une face su périeure 80a en partie inclinée d'un angle ' de meme valeur que l'angle de la face inclinée de la gorge trapézoïdale 22a de l'anneau porteur, soit I5. La face inférieure du corps 80 est en appui sur la plaque d'obturation 11. La face supérieure du corps 80 possède également une partie horizontale 80b surmontée par le secteur de couronne circulaire 71 formant également une membrure de manutention qui assure une double fonction. La première est de permettre une manutention et une mise en place aisées sur l'anneau porteur 21a en assurant -la constitution d'un chapelet 72 comprenant cinq vérins de bridage 70. Comme indique precé- demment, les vérins de bridage 70 sont assemblés un à un avec le secteur de couronne circulaire 71 par les deux vis-guides 73 qui sont vissées en butée dans le corps 80 de chaque vérin de mise en charge 78. La liaison ainsi réalisée autorise un déplacement radial du secteur de couronne circulaire 71 par rapport à l'anneau porteur 21a. La seconde fonction du secteur de couronne circulaire 71 est d'assurer une individualisation de ractéristiques propres, lesquelles peuvent être à l'origine du retard de déplacement d'un vérin par rapport aux autres entrainant alors un porte-à-faux dudit secteur de couronne circulaire. Pour eviter cela, une liaison souple est assurée entre le corps 80 de chaque vérin de mise en charge 78 et le secteur de couronne circulaire 71. Elle est réalisée grâce à la combinaison des trous oblongs 74 associés aux vis-guides 73 avec une série de couples de ressorts 86 logés chacun dans un trou borgne 87 et en appui sur le corps 82 du système de verrouillage 79, ce montage assure ainsi une adaptation de position de chaque vérin par rapport au secteur de couronne circulaire 71. Dans le corps 82 du système de verrouillage 79, représenté en phase repos sur la figure X, est placé un doigt de verrouillage 88 venant se plaquer contre la butée de verrouillage 84 enfilé sur la tige du boulon 75. Le doigt de verrouillage 88 se présente sous la forme d'un mini vérin simple effet dont le ressort 89 assure l'indexage automatique lors de la phase de bridage, Le doigt de verrouillage 88 comporte un piston 90 délimitant dans le corps 82 une petite chambre C. L'extrmité supérieure du piston 90 est dépassante en position déverrouillée et peut etre utilisée en tant qu'indicateur visuelle de la position du doigt de verrouillage 88. Le corps 82 du système de verrouillage est vissé directement sur le corps 80 du vérin de mise en charge 78 dans l'axe de la cavité interne 81 de ce dernier. L'ét,anchéité de cette liaison et celle du reste du dispositif de bridage est assurée par une série de joints toriques 91. Afin de minimiser la masse de chacun des chapelets 72 et faciliter ainsi leur introduction dans le générateur de vapeur et leur mise en place, toutes les pièces constituant le dispositif de bridage. sauf le boulon 75, la rotule 76, les rondelles "Belleville" 75a, la butée de verrouillage 84 et le doigt de verrouillage 88, sont réalisées en alliage léger avec oxydation anodique. La masse ainsi obtenue pour chaque chapelet 72 est d'environ 6,5 kg. L'alimentation des chambres A et B du corps 80 du vérin de mise en charge-78 est réalisée respectivement par des petits canaux 92 et 93 comprenant chacun une double entrée 94 et 95 permettant de raccorder les vérins les uns aux autres par des liaisons hydrauliques souples munies de raccords auto-obturants (figure 6). L'alimentation de la chambre C du système de verrouillage 79 est également réalisée par un petit canal 96 comprenant une double entre 97. Les pres sions hydrauliques nécessaires lors des phases de serrage, desserrage et de dèverrouillage sont fournies par un groupe hydraulique dont le synoptique est représenté à la figure 7. Ce groupe hydraulique comprend - une pompe hydropneumatique 100, par exemple de 100 bars minimum, alimentée par le réseau air comprimé au travers d'un conditionneur d'air non représenté - un distributeur 101 à commande manuelle permettant d'admettre la pression lors des phases serrage ou desserrage - un distributeur 102 à commande manuelle permettant d'admettre la pression lors du dèverrouillage - trois clapets 103, 104 et 105 tarés respectivement aux pressions de serrage P1. de desserrage P2 et de déverrouillage P3.La pression P1 aura par exemple une valeur d'envrion 45 bars pour obtenir au minimum la charge de 200 kg, afin de vaincre les efforts dus a d'éventuels grippages, la pression de desserrage P2 aura une valeur, par exemple de 70 bars, se traduisant par un effet utile de 310 kg, enfin, la pression de déverrouillage P3 aura la valeur par exemple de 10 bars - trois manomètres 106, 107 et 108 indiquant chacune des trois pressions d'utilisation. Le fluide hydraulique utilisé est de l'eau évitant ainsi tout risque de pollution en cas de fuite accidentelle. La mise en oeuvre du dispositif de bridage automatique pour l'étape d'obturation comprend les étapes suivantes Tout d'abord, on amène et on met en place sur l'anneau porteur 21a successivement chacun des quatre chapelets 72, et on raccorde hydrauliquement entre eux les quatre chapelets puis on branche sur l'un des vérins 70 les trois flexibles d'alimentation 109, 110 et 111 représentés sur le synoptique hydraulique de la figure 7. On met la pompe 100 du groupe en marche en ouvrant le robinet 112. On agit sur le distributeur 101 de manière à pressuriser simultanément la chambre B de chaque vérin de mise en charge 78 à la pression P1. Cette montée en pression se traduit d'abord par le déplacement du corps 80 de chaque vérin de mise en charge 78 puis, après coincement de celui-ci dans la gorge trapezoida- le 22a de l'anneau porteur 21a, par le déplacement combiné du piston 83 et de la butée 84 qui provoque alors la compression des rondelles "Belleville" 75a, assurant un décalage suffisant de la butée de verrouillage 84 pour permettre l indexage automatique du doigt de verrouillage 88 (figure 5). On vérifie visuellement le bon verrouillage des vingt doigts de verrouillage 88, puis on déconnecte les trois flexibles d'alimentation 109, 110 et 111. Le glissement de la face inclinée 80a de chaque corps 80 sur la face inclinée 23a de l'anneau porteur 21a se traduit par un effort de compression des corps 80 sur la plaque d'obturation 11, laquelle comprime à son tour le joint d'étanchéité 12. L'étape de dépose du dispositif de bridage automatique comprend les phases suivantes Tout d'abord, on connecte les trois flexibles d'alimentation 109. 110 et 111, puis on agit sur le distributeur 101 de manière à pressuriser simulta nément la chambre B de chaque vérin de mise en charge 78 à la pression Pi, afin de recomprimer les rondelles 8elleville 75a et débloquer chacun des vingt doigts de verrouillage 88. On agit sur le distributeur 102 de manière à pressuriser la chambre C de chaque piston de verrouillage 83 permettant ainsi le retrait du doigt de verrouillage 88, ce retrait étant vérifié visuellement par l'apparition de l'extrémité supérieure du piston de verrouillage. On agit sur le distributeur 101 de manière à pressuriser simultanément la chambre A de chaque vérin de mise en charge 88 à la pression P2, provoquant alors le dêcoincement et le déplacement en arrière du corps 80 de chaque verin de mise en charge 77. On ramène le distributeur 102 en position d'origine et on déconnecte les trois flexibles d'alimentation 109. 110 et Sll. ainsi que les liaisons des quatre chapelets 72 entre eux. Ensuite, il suffit de retirer successivement chacun des quatre chapelets 72 de sur l'anneau porteur 21a. Le dispositif de mise en place et de maintien qui vient d'etre décrit dans lequel l'alimenta- tion hydraulique des vérins de bridage est réalisée en série, permet aux pressions de s'égaliser et d'obtenir une pression constante et la même contrainte pour l'ensemble des vérins. De plus, une telle automatisation offre d'une part l'avantage d'abaisser la dose de rayonnements reçue par le personnel d'intervention, ceci grâce à la diminution du temps de bridage de la plaque d'obturation qui réduit d'autant le séjour passé dans la zone active constituée par la boite à eau du générateur de vapeur, et d'autre part, permet de bénéficier d'une réduction homogène et d'un meilleur contrôle des sollicitations mécaniques engendrées par l'effort de bridage. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du modes de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle 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 etre adaptée à une autre forme d'orifice. En outre, l'invention a été décrite spécialement dans le cas de générateurs de vapeur mais peut être bien évidememnt 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 suivant la revendication 1 du brevet principal, caractérisé par le fait que le bridage dans la gorge interne {22au à une face inclinée (23a) de l'anneau porteur (21a) est assuré par une série de vérins (70) disposés en périphérie de la plaque d'obturation (11) et dont l'actionnement simultané, obtenu grace à une commande unique, permet d'agir uniformément et individuellement sur chaque organe constituant la cale de bridage. 2.- Dispositif selon la revendication 1, ca ractérisé par le fait que les vérins de bridage (70) sont assemblés entre eux, par l'intermédiaire d'au moins un secteur de couronne circulaire (71) sous forme d'un ou de plusieurs chapelets indépendants l721 couvrant le pourtour de la plaque d'obturation (11). 3.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque vérin de bridage (70) est formé de deux sous-ensembles comprenant respectivement d'une part le vérin de mise en charge (78) dont le corps (80) constitue la cale de bridage et d'autre part son système de verrouillage (79). 5.- Dispositif selon la revendication 3, ca ractérisé par le fait que le corps (80) du verin de mise en charge (78) est constitué d'un barreau en forme de secteur circulaire dont le profil extérieur épouse la surface intérieure de la gorge trapézoïdale (22a) de l'anneau porteur (21a) et possède une face supérieure (80a) en partie inclinée d'un angle de même valeur que l'angle de la face-inclinée (23au de ladite gorge trapézoïdale (22a). 5.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les vé- rins de bridage (70) sont assemblés un à un avec le secteur de couronne circulaire (71) par des moyens de liaison souples autorisant un déplacement radial du secteur à couronne circulaire (71) par rapport à l'anneau porteur (21a) et permettant une adaptation de position de chaque vérin (70) par rapport audit secteur de couronne circulaire. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens de liaison souples sont constitués, pour chaque vérin de bridage (70), d'une part par deux vis-guides (73) insérées chacune dans une lumière oblongue (74) prévue dans le secteur de couronne circulaire (71) et vissées en butée dans le corps (80) du vérin de mise en charge (78) et d'autre part une série de couples de ressorts de rappel (86) logés chacun dans un trou borgne (87) dudit secteur de couronne circulaire et en appui sur le systéme de verrouillage (79). 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque vérin de bridage (70) est relié à l'anneau porteur (21a) par l'intermédiaire d'un boulon (75) associé à une sphère d'ancrage (76) placée dans un logement cylindrique (77) pratiqué dans ledit anneau porteur (21a). 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la tige du boulon (75) traverse le corps (80) du vérin de mise en charge (78) et le corps (82) du système de verrouillage (79) qui est vissé directtement sur le corps (80) dudit vérin de mise en charge (78) dans l'axe de ce dernier. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que, sur la tige du boulon (75) sont montés d'une part un piston (83) placé dans une cavité (81) du corps (80) du vérin de mise en charge (78) et délimitant dans celle-ci deux petites chambres A et B. et d'autre part une butée de verrouillage (84) positionnée dans un évidemment (85) prévu à l'inte- rieur du corps (82) du système de verrouillage {79). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le piston (83) et la butée de verrouillage (84) sont tous deux maintenus sous une charge constante et prédéterminée grâce à l'action d'au moins un élément élastique comme par exemple un ressort ou des rondelles XBellevillew (75a). 11.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le système de verrouillage (79) comporte un doigt de verrouillage (88) coopérant avec la butée (84) enfilée sur la tige du boulon (75) et constituant dans le corps (82) dudit système de verrouillage un petit vérin à simple effet. 12.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pressions hydrauliques necessaires lors des phases de serrage, desserrage et de déverrouillage sont fournies par un groupe hydraulique raccordé à l'un des vérins de bridage (70),- lesdits vérins (70) étant raccordés en série les uns aux autres.