Brevet FR2627826A1 — publié le 19890901

Le dispositif présenté permet de raccorder de façon télémanipulable 2 arbres tournants verticaux, l'arbre supérieur étant moteur et l'arbre inférieur mené et suspendu. Le problème d'accouplement d'arbres se pose par exemple sur des centrifugeuses dont le bol est suspendu à un arbre tournant. Lorsque cet arbre n'est pas relié au moteur qui entraîne en rotation, cet entraînement est assuré par un second arbre dit "moteur". Le dispositif d'accouplement nécessaire entre les arbres doit permettre de transmettre la rotation et de conserver strictement l'alignement des axes des arbres. On ne peut pas, en effet, permettre un désaxage qui induirait des mouvements de balancement du bol, ce qui présente un danger pour l'installation aux vitesses de 2000 tours/mn qui peuvent être atteintes. Un second problème à résoudre provient de l'utilisation des centrifugeuses de ce type en milieu nucléaire (décanteuse pendulaire centrifuge) pour notamment la clarification des solutions nitriques radioactives provenant de la dissolution des combustibles irradiés. Le niveau élevé de la radioactivité des solutions traitées interdit tout accès par l'homme au bol et également au système d'entraînement du bol en l'absence, au-dessus dudit bol, d'une dalle de protection biologique contre les rayonnements. Les opérations de montage/démontage des raccordements devront alors être commandées à distance et effectuées par des télémanipulateurs ou des robots, la visualisation de l'opération à distance se faisant grâce à des caméras, des hublots... Par ailleurs, du fait de la présence dans le bol suspendu de solutions radioactives, il faut qu'en cas de rupture au niveau de l'accouplement, la liaison mécanique entre les arbres soit maintenue pour que l'arbre mené ne soit pas libre de ses mouvements, entraînant alors avec lui, le bol, avec le risque d'endommagement de l'installation autour du bol et/ou de dispersion de solutions radioactives. Selon l'invention, on propose un dispositif qui permet de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus. Ledit dispositif comprend, outre deuxarbres tournants, l'un supérieur étant moteur et l'autre inférieur étant mené et suspendu, dont les surfaces en regard présentent des formes qui s'épousent: - une surface d'appui sur laquelle un épaulement de l'arbre mené peut venir en butée, en position de montage ou en cas de perte d'accouplement; - une pièce intermédiaire, ayant la forme d'un arbre, solidaire de l'arbre mené et emmanchée dans une cavité centrale aménagée dans la partie inférieure de l'arbre moteur; la partie emmanchée de ladite pièce intermédiaire comportant sur une hauteur suffisante des cannelures droites pouvant coopérer avec le même type de cannelures présentées sur la surface en contact de l'arbre moteur; - un tirant fileté introduit dans une cavité centrale aménagée dans l'arbre moteur et qui se visse dans la pièce intermédiaire; ledit tirant fileté assurant par serrage l'accouplement. L'agencement spécifique de ces éléments au sein du dispositif selon l'invention permet l'entraînement en rotation de l'arbre mené suspendu à l'arbre moteur supérieur, l'alignement précis des axes de rotation des arbres, le maintien de la liaison mécanique en cas de perte d'accouplement et le montage/démontage du dispositif par télémanipulation. La coopération entre les cannelures droites de la pièce intermédiaire et celles de la surface interne de l'arbre moteur mises en contact, est fondamentale. Cette coopération doit évidemment se faire pour l'obtention du résultat recherché - entraînement en rotation, manipulation possible par télémanipulation, glissement de la pièce intermédiaire dans l'arbre moteur - sur une hauteur suffisante. La multiplication des cannelures donne plus de possibilités d'indexage angulaire, ce qui est avantageux pour les opérations de montage/démontage qui se font par télémanipulation et en aveugle (pas de visualisation). Ces cannelures peuvent être des dentures (section triangulaire), des dentelures (section trapézoïdale) par exemple. La pièce intermédiaire peut consister en une pièce indépendante, solidarisée à l'arbre mené. Notamment, elle peut comporter dans sa partie basse une cavité filetée qui se place sur un c6ne central fileté aménagé à l'extrémité supérieure de l'arbre mené. Dans cette hypothèse l'arbre mené comporte une pièce rapportée qui constitue la surface de contact et qui comporte l'épaulement destiné à venir en butée sur la surface d'appui. Ladite pièce intermédiaire peut de plus être maintenue sur l'arbre mené par au moins un pion d'immobilisation. Ceci sécurise son blocage au sein du système. Elle comporte avantageusement à son extrémité, un cône qui facilite sa mise en place. Le dispositif selon l'invention va maintenant être décrit pour une meilleure compréhension, en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale; et la figure 2 est une vue en perspective. La description ci-après est faite a partir de la figure 1. L'arbre vertical moteur 1 (arbre supérieur) est relié à un organe d'entraînement en rotation non représenté. Il est à raccorder à l'arbre vertical mené 2 (arbre inférieur) qui lui- est suspendu et qui porte le bol non représenté. Les surfaces en regard 3 et 4 desdits arbres ont des formes qui s'épousent. En position de montage ou en cas de perte d'accouplement (rupture du dispositif d'accouplement ou enlèvement de l'arbre moteur au démontage par exemple), l'arbre 2 repose sur une surface d'appui 5 par l'intermédiaire d'un épaulement 15. En cours de fonctionnement, l'arbre mené 2 est suspendu à l'Arbre moteur et n'est pas au contact de la surface d'appui 5. L'accouplement est assuré par la pièce- intermédiaire 6 qui est elle-même un arbre emmanché dans l'arbre moteur 1, un cône 7 placé à son extrémité supérieure facilite son introduction. La 262?826 partie emmanchée comporte des cannelures droites 8 (verticales) qui coopèrent avec les mêmes cannelures aménagées sur la surface interne de l'arbre 1, de façon à transmettre la rotation de l'arbre moteur à la pièce intermédiaire. Lesdites cannelures autorisent également le glissement de la pièce intermédiaire dans l'arbre 1. La pièce intermédiaire 6 est solidaire de l'arbre 2. Dans la disposition représentée figure 1 qui est particulièrement adaptée aux centrifugeuses à bol suspendu, la pièce intermédiaire 6 est une pièce indépendante de l'arbre 2. Elle se fixe sur l'arbre 2 au moyen d'une cavité centrale (de même axe de rotation que ledit arbre) filetée aménagée à son extrémité basse qui vient se placer sur un filetage 10 aménagé à l'extrémité supérieure de l'arbre. L'arbre 2 se termine par un cône 16, qui est par exemple un cône dit MORSE, qui, combiné au filetage, assure l'entraînement conjointement avec les cannelures 8. Une pièce rapportée 11, frettée sur l'arbre 2, constitue l'épaulement 15 de l'arbre qui viendra en appui sur la surface 5, la surface supérieure de ladite pièce constituant la surface du contact 4 avec l'arbre 1. La pièce intermédiaire 6 peut également faire partie de l'arbre 2, mais alors l'entraînement de l'arbre moteur à l'arbre mené n'est assuré que par les cannelures 8 qui doivent alors être déterminées en conséquence. Pour éviter des déplacements latéraux, la pièce 6 est maintenue sur l'arbre 2 par au moins 1 pion d'immobilisation 9. Pour le montage dudit dispositif, l'arbre 2 étant en appui sur la surface 5, l'arbre 1 est emmanché sur la pièce 6, et dans le cas o la pièce 6 est indépendante, elle est placée sur le filetage de l'arbre 2 préalablement à l'emmanchement. L'accouplement des arbres est obtenu par un tirant fileté 12 introduit dans une cavité aménagée sur la longueur de l'arbre moteur et qui se visse dans la pièce 6. Le serrage est assuré par exemple par une visseuse sur une vis télédémontable 13 placée à la tête du tirant, une rondelle belleville 14 maintenant le tirant sous contrainte lors du fonctionnement de la machine (la visseuse étant évidemment retirée). Par serrage du tirant fileté, la suspension de l'arbre mené 2 est obtenue; il se libère de sa surface d'appui 5 et remonte pour s'accoupler à l'arbre 1. En cas de perte d'accouplement par rupture du tirant 12, l'arbre mené 2 et la pièce intermédiaire 6 descendent, l'arbre 2 venant en butée sur la surface d'appui 5. La continuité de la liaison mécanique entre l'arbre mené 2, la pièce intermédiaire 6 et l'arbre moteur 1 est alors maintenue du fait de la solidarisation de l'arbre 2 et de la pièce 6 et de celle de la pièce 6 à celle de l'arbre 1 avec glissement vertical possible et maintien de l'entraînement en rotation. La suspension du bol est alors également maintenue ainsi que l'accouplement de l'arbre 1 avec sa motorisation puisque l'arbre 1 ne bouge pas. Les mouvements du bol demeurent sous contrôle, le freinage contrôlé est possible. Le montage/démontage d'un tel.dispositif est obtenu par des opérations simples de vissage et d'emmanchement qui peuvent etre effectuées sans peine par télémanipulation ou opération à distance. Exemple Application au raccordement de 2 arbres d'une DPC utilisée dans une installation de retraitement de combustibles nucléaires: diamètre de l'arbre moteur au droit de la liaison: 125 mm diamètre de l'arbre du bol au droit de la liaison: 125 mm 30. cône 7/24 terminant l'arbre mené puissance du moteur d'entraînement: 35 KW vitesse de rotation minimale de l'ensemble: 40 tr/mn vitesse de rotation maximale de l'ensemble: 2000 tr/mn poids du bol et de l'arbre mené: 465 kg 35. poids de l'ensemble mécanique à raccorder:-740 kg (hors moteur) poids du moteur: 400 kg remontée de l'arbre mené pour la suspension': 5 mm Comme cela ressort clairement de la description ci-dessus et des figures, les éléments du dispositif selon l'invention sont coaxiaux. Revendications: 1. Dispositif pour l'accouplement de 2 arbres tournants verticaux (1 et 2) . L'arbre supérieur (1) étant moteur, et l'arbre inférieur (2) étant mené et suspendu, dont les surfaces en regard (3 et 4) présentent des formes qui s'épousent, caractérisé en ce qu'il comprend: - une surface d'appui (5) sur laquelle un épaulement (15) de l'arbre mené (2) peut venir en butée, en position de montage ou en cas de perte d'accouplement; - une pièce intermédiaire (6), ayant la forme d'un arbre, solidaire de l'arbre mené (2) et emmanchée dans une cavité centrale aménagée dans la partie inférieure de l'arbre moteur (1) la partie emmanchée de ladite pièce intermédiaire (6) comportant sur une hauteur suffisante des cannelures droites (8) pouvant coopérer avec le même type de cannelures présentés sur la surface en contact de l'arbre moteur (1); - - un tirant fileté (12) introduit dans une cavité centrale aménagée dans l'arbre moteur (1) et qui se visse dans la pièce intermédiaire (6); ledit tirant fileté (12) assurant par serrage l'accouplement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (6) est fixée sur l'arbre mené (2) au moyen d'une cavité filetée aménagée dans la partie basse de ladite pièce (6) qui se place sur un cône central fileté (10, 16) aménagé à l'extrémité de l'arbre (2) et qu'une pièce rapportée (11) formant la surface de contact (4) peut venir en butée sur la surface d'appui (5). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (6) est maintenue sur l'arbre (2) par au moins un pion d'immobilisation (9). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (6) a- son extrémité supérieure terminée par un cône (7).