Brevet FR2661495A1 — publié le 19911031

I La présente invention est relative à un dispositif de détection de l'extrémité d'une manchette disposée dans un tube Elle s'applique en particulier au manchonnage des tubes des générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau pressurisée. Dans les centrales nucléaires à eau pressu- risée, la production de vapeur est assurée par des gé- nérateurs de vapeur Ces générateurs de vapeur reçoi- vent de l'eau pressurisée primaire à une température élevée, obtenue par la circulation de l'eau primaire entre les éléments combustibles placés dans la cuve du réacteur. L'eau primaire sous pression circule dans un nombre important de tubes échangeurs de chaleur du gé- nérateur de vapeur Ces tubes, en forme de U, ont une faible section et une grande longueur Lorsque l'eau du circuit secondaire, préchauffée, entre en contact avec les tubes, elle se vaporise pour fournir de la vapeur destinée à alimenter les turbines qui, elles- mêmes, feront tourner un alternateur pour produire de l'électricité. Les tubes échangeurs de chaleur des généra- teurs de vapeur constituent un point extrêmement sen- sible et, compte tenu de leur faible épaisseur, ils représentent des éléments fonctionnels primordiaux du réacteur, qu'il faut surveiller constamment. Aussi, lors des arrêts pour rechargement en combustible, ces tubes sontils régulièrement vérifiés pour s'assurer de leur intégrité, car la fuite o la rupture de l'un ou de plusieurs d'entre eux entraine- rait l'arrêt immédiat du réacteur, afin de réaliser les interventions et réparations nécessaires à la mise hors service du ou des tubes concernés. Lorsque des défauts dépassant les critères d'acceptabilité ont été décelés dans les tubes, il est nécessaire de les réparer Une méthode couramment uti- lisée consiste à recouvrir le défaut à l'aide d'une manchette, de manière à assurer l'étanchéité entre le circuit primaire et le circuit secondaire et de per- mettre au tube de conserver son rôle fonctionnel. La fixation de la manchette s'effectue par positionnement mécanique (dudgeonnage) puis par intro- duction dans le tube d'un porte-outil de soudage com- portant par exemple un équipement de soudage laser Il est donc nécessaire de connaître avec précision la po- sition de l'extrémité de la manchette pour pouvoir po- sitionner correctement le porte-outil. L'invention a pour but de fournir un dispo- sitif économique capable de déterminer la position de la manchette. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détection de l'extrémité d'une manchette disposée dans un tube, caractérisé en ce qu'il com- prend: un support adapté pour être introduit con- centriquement dans le tube; un palpeur monté mobile sur le support entre une position de repos dans laquelle il fait saillie radialement au-delà de la paroi interne de la manchette et une position escamotée vers l'intérieur par rapport à cette paroi; des moyens pour solliciter élastiquement le palpeur vers sa position de repos; et un capteur de la position du palpeur. Suivant d'autres caractéristiques de l'in- vention: dans sa position de repos, le palpeur est en retrait par rapport à la paroi interne du tube; le palpeur est une lamelle élastique bom- bée dont une première extrémité est fixée au support et dont la seconde extrémité est mobile par rapport à ce dernier; le capteur est un détecteur de proximité monté sur le support en regard de la seconde extrémité de la lamelle; le capteur est une jauge d'extensométrie associée à la première extrémité de la lamelle; le palpeur est un levier sollicité par un ressort vers sa position de repos; le support porte au moins deux palpeurs disposés dans des plans radiaux différents; le support porte au moins deux capteurs associés à des palpeurs différents; le palpeur est un anneau élastique monté flottant dans son plan, parallèlement à l'axe du tube, et entourant une butée. L'invention a également pour objet un porte- outil destiné à la fixation d'une manchette dans un tube, ce porte-outil comprenant un dispositif de dé- tection tel que défini ci-dessus dont le support est solidaire du porte-outil. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels: la Fig 1 est une vue en coupe longitudi- nale d'un dispositif de détection de manchette confor- me à l'invention; la Fig 2 est une vue analogue d'un autre mode de réalisation du dispositif suivant l'invention; la Fig 3 est une vue prise en coupe sui- vant la ligne brisée III-III de la Fig 2; la Fig 4 représente en coupe longitudi- nale un troisième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention; la Fig 5 est une vue, prise en coupe sui- vant la ligne V-V de la Fig 6, d'un quatrième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention la Fig 6 est une vue prise en coupe sui- vant la ligne VI-VI de la Fig 5; et la Fig 7 est une vue dont la moitié supé- rieure est une coupe prise suivant la ligne VII-VII de la Fig 5. On a représenté à la Fig 1 un tube 1 de gé- nérateur de vapeur qu'il s'agit de réparer par recou- vrement interne de sa zone défectueuse au moyen d'une manchette 2 dont seule l'extrémité amont est visible sur le dessin Cette manchette est supposée avoir été préalablement positionnée dans le tube par dudgeonnage de sa partie courante (non visible sur le dessin). Dans le présent mémoire, les mots "amont" et "aval" s'entendent par rapport au sens d'introduction du porte-outil dans le tube, qui est de gauche à droi- te en considérant les Fig 1, 2, 4, 5 et 7. Pour fixer la manchette 2 de façon étanche dans le tube, un porte-outil 3 pourvu de moyens de centrage appropriés (non représentés) est introduit concentriquement dans le tube 1 Ce porte-outil, dont seules les parties concernant la présente invention ont été représentées, est muni à son extrémité aval (non visible sur le dessin) d'une tête de soudage rotative, par exemple d'une tête de soudage laser Le problème consiste à positionner correctement cette tête de soudage par rapport à la manchette. Pour cela, une partie du porte-outil forme un support tubulaire 4 présentant quatre fentes lon- gitudinales 5 situées à 90 * les unes des autres autour de l'axe X-X du tube 1 Une bague 6 est fixée dans le support 4 juste en aval de ces fentes, et l'extrémité aval 7 de quatre lamelles élastiques 8 est fixée sur cette bague. Chaque lamelle 8 a une forme bombée vers l'extérieur, sa partie courante 9 traversant librement la fente 5 associée Les extrémités amont des quatre lamelles sont fixées à une bague 10 qui peut coulisser avec un faible jeu dans la partie du support 4 située juste en amont des fentes 5. Le dispositif comprend encore un détecteur de proximité 11 fixé dans le support 4 à une petite distance en amont de la bague 10 lorsque les lamelles 9 sont au repos. Comme on le voit à la Fig 1, au repos, les lamelles 9 s'inscrivent dans un cylindre dont le dia- mètre est légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 1 mais est supérieur à celui de la manchette 2 Lorsque le porte-outil avance dans le tube et que la tête de soudage est presque arrivée à sa position longitudinale désirée dans la manchette, les lamelles 9 butent contre la tranche amont de cette dernière, qui les force à s'aplatir quelque peu vers l'axe X-X. Ce faisant, comme l'extrémité aval des la- melles est solidaire du porte-outil, leur extrémité amont se déplace vers l'amont par rapport à celui-ci, de sorte que la bague 10 se déplace vers le détecteur de proximité 11, comme indiqué en traits mixtes à la Fig 1 Ce détecteur émet alors un signal approprié qui permet de connaître la position exacte de la tête de soudage par rapport à la manchette. On remarque que la structure du dispositif assure d'elle-même un centrage du porte-outil par rap- port à la manchette. Dans le mode de réalisation de la Fig 2, les lamelles 8 sont remplacées par un levier longitu- dinal 8 A articulé en un point intermédiaire autour d'un axe transversal 12 solidaire du support 4 A Un ressort 13 fixé sur ce support sollicite l'extrémité aval 14 du levier 8 A vers l'extérieur, à travers une fenêtre 5 A du support Ce basculement est limité par l'appui de l'extrémité amont 15 du levier contre un capteur de force 11 A fixé dans le support 4 A Le dis- positif comprend également deux billes 16 de centrage du support 4 A dans la manchette 2 Ces billes sont disposées dans un plan transversal du support situé légèrement en aval de l'extrémité aval du levier 8 A, à de celle-ci (Fig 3), et font légèrement saillie sur la surface extérieure du support. Au repos, l'extrémité 14 du levier fait lé- gèrement saillie radialement au-delà de la paroi ex- térieure de la manchette Lorsque le support 4 A pénè- tre dans celle-ci, les billes 16 prennent appui sur la surface intérieure de la manchette, puis l'extrémité 14 du levier, dont la face avant est convergente vers l'aval, bute contre la tranche d'extrémité amont de la manchette et est repoussée par celle-ci vers l'axe X-X, comme indiqué en traits mixtes sur la Fig 2 Ce mouvement décolle l'extrémité amont 15 du levier du capteur de force 11 A, et ce dernier émet un signal correspondant. Dans le mode de réalisation de la Fig 4, on retrouve deux lamelles 8 B analogues aux lamelles 8 de la Fig 1 Cependant, l'extrémité aval de ces lamelles comporte un prolongement amont 17 en porte à faux, et leur extrémité amont s'appuie librement sur une portée cylindrique 18 du support 4 B Lorsque la partie cou- rante 9 des lamelles heurte la tranche d'extrémité amont de la manchette, leur aplatissement provoque un déplacement vers l'amont, par rapport au support, de leurs extrémités amont, comme indiqué en traits mixtes sur la Fig 4, et une déformation des prolongements 17 Cette déformation est détectée par deux jauges d'extensométrie 11 B associées respectivement à ces deux prolongements, lesquelles jauges émettent un signal approprié. La détection de la déformation des deux la- melles permet de s'assurer que le signal émis ne cor- respond pas à une déformation non prévue de la paroi du tube 1 De plus, les jauges d'extensométrie permet- tent d'effectuer une mesure quantitative de la défor- mation des lamelles, ce qui peut constituer une infor- mation utile. Dans le mode de réalisation des Fig 5 à 7, un anneau circulaire 8 C en acier à ressort est monté flottant dans un espace 19 en forme de fente, parallè- le à l'axe X-X, prévu dans le support 4 C, et coiffe avec jeu deux plots 20 qui s'étendent à travers cet espace. Au repos, l'anneau 8 C prend une position indéterminée, par exemple en appui sur les plots 20. Lorsqu'il aborde la manchette, il se centre par rap- port à celle-ci, puis le plot avant provoque son aplatissement dans son plan, comme représenté en traits mixtes sur la Fig 5 L'extrémité amont de l'anneau actionne alors un microrupteur 11 C porté par le support 4 C. Comme dans le cas de la Fig 4, ce mode de réalisation évite toute information parasite due à une déformation non prévue de la paroi du tube 1. Dans tous les cas, le dispositif selon l'in- vention peut être utilisé pour détecter de façon pré- cise des manchettes, afin de positionner des outilla- ges tels que, par exemple, une canne de soudage laser, une canne de traitement thermique, ou une canne de contrôle ultra-sons A ce sujet, on remarque que dans tous les modes de réalisation, le dispositif de détec- tion de la manchette comporte une ou plusieurs ouver- tures par lesquelles on peut faire passer l'eau néces- saire à la réalisation d'un contrôle par ultra-sons. REVENDICATIONS 1 Dispositif de détection de l'extrémité d'une manchette ( 2) disposée dans un tube ( 1), carac- térisé en ce qu'il comprend: un support ( 4; 4 A; 4 B; 4 C) adapté pour être introduit concentriquement dans le tube; un palpeur ( 8; 8 A; 8 B; 8 C) monté mobile sur le support entre une position de repos dans la- quelle il fait saillie radialement au-delà de la paroi interne de la manchette et une position escamotée vers l'intérieur par rapport à cette paroi; des moyens pour solliciter élastiquement le palpeur vers sa position de repos; et un capteur ( 11; 11 A; 11 B; 11 C) de la position du palpeur. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans sa position de repos, le palpeur ( 8; 8 A; 8 B; 8 C) est en retrait par rapport à la paroi interne du tube ( 1). 3 Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le palpeur ( 8; 8 B) est une lamelle élastique bombée dont une première extrémité ( 7) est fixée au support ( 4; 4 B) et dont la seconde extrémité est mobile par rapport à ce dernier. 4 Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur ( 11) est un détecteur de proximité monté sur le support ( 4) en regard de la seconde extrémité de la lamelle ( 8). Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur ( 11 B) est une jauge d'extensométrie associée à la première extrémité de la lamelle ( 8 B). 6 Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le palpeur ( 8 A) est un levier oscillant sollicité par un ressort ( 13) vers sa posi- tion de repos. 7 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support ( 4; 4 B) porte au moins deux palpeurs ( 8; 8 B) dispo- sés dans des plans radiaux différents. 8 Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le support ( 4 B) porte au moins deux capteurs ( 11 B) associés à des palpeurs ( 8 B) dif- férents. 9 Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le palpeur ( 8 C) est un anneau élastique monté flottant dans son plan, parallèlement à l'axe du tube, et entourant une butée ( 20). 10 Porte-outil ( 3) destiné au travail dans un tube ( 1) équipé d'une manchette ( 2), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, dont le support ( 4; 4 A; 4 B; 4 C) est solidaire du porte- outil.