Brevet FR2676721A1 — publié le 19921127

L'invention concerne un dispositif de stockage et de dévidage d'un corps souple ou semi-rigide allongé, tel qu'un flexible d'alimentation d'une torche de soudage. Il est connu de réaliser le soudage d'un manchon de réparation dans un tube d'échangeur de chaleur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, en utilisant un dispositif de soudage par faisceau laser. Le dispositif de soudage comporte un générateur de rayonnements laser qui est disposé à poste fixe, sur le plancher de service du réacteur nucléaire, à proximité du générateur de vapeur. Un flexible constitué sous la forme d'un conduit renfermant une ou plusieurs fibres optiques permet de faire parvenir le rayonnement laser à la tête de soudage. Une des extrémités du flexible est reliée au générateur de rayonnements constituant une installation fixe et l'extrémité opposée du flexible porte la tête de soudage. Du fait que le générateur de rayonnements est disposé à une certaine distance de l'entrée des tubes du générateur de vapeur débouchant à l'intérieur de la boite à eau, ce générateur nécessite d'utiliser un flexible ayant une certaine longueur dont on doit assurer le stockage, lorsque le dispositif de soudage n'est pas en service. Pour mettre en oeuvre la tête de soudage, on exerce une traction sur l'extrémité mobile du flexible à laquelle est reliée la tête de soudage, de manière à l'introduire dans la boîte à eau du générateur de vapeur et dans les tubes du faisceau, à l'intérieur desquels on réalise le soudage. On utilise généralement un dispositif d'enroulement et de déroulement du flexible disposé à proximité du générateur de vapeur. Un tel dispositif doit fonctionner de manière à ne pas induire de contraintes de torsion ou de flexion dans le flexible qui sont néfastes pour un déroulement correct de l'opération de soudage et qui réduisent la durée de vie du flexible. Il est également préférable d'éviter d'utiliser un collecteur tournant qui ne permet pas toujours d'obtenir un fonctionnement satisfaisant du dispositif, en ce qui concerne la transmission de signaux ou d'énergie, par l'intermédiaire de fils, de fibres ou de conduits, au dispositif relié à l'extrémité mobile du flexible. On connaît par le FR-A-2.491.043, un dispositif d'enroulement et de déroulement d'un câble ou d'un tube souple ayant une extrémité fixe et une autre extrémité reliée à un élément mobile permettant d'assurer une certaine tension du câble et d'éviter toute torsion ainsi que l'utilisation d'un collecteur tournant. Le dispositif qui comporte deux tambours d'enroulement du câble présente un encombrement réduit, dans la mesure où le diamètre d'enroulement des câbles est limité à une valeur faible. Le câble à l'état enroulé présente donc un rayon de courbure faible. Un tel dispositif peut permettre de réaliser de manière satisfaisante l'enroulement et le déroulement d'un câble mais ne convient pas pour le stockage d'un flexible semi-rigide. L'utilisation de tambours de grands diamètres augmenterait l'encombrement du dispositif de telle sorte qu'il serait difficile d'assurer son transport et son installation pour réaliser une intervention dans une centrale nucléaire où l'espace disponible sur le lieu d'intervention peut être très exigu. De plus, le dispositif selon le FR-A-2.491.043 comporte de nombreuses pièces mécaniques en mouvement, si bien que le dispositif est susceptible de connaître des avaries et de se trouver inutilisable, pendant des interventions délicates. On connaît également par le FR-A-2.575.874, un dispositif enrouleur et dérouleur d'un câble flexible, en particulier du type comportant des fils électriques utilisés pour transmettre les signaux issus d'une sonde de mesure. Ce dispositif permet d'éviter l'utilisation de connecteurs tournants à l'extrémité fixe du flexible et donc l'apparition de parasites, lors de l'acquisition des signaux de mesure. Le dispositif comporte un tambour fixe sur lequel le câble est enroulé, à l'aide d'un conduit en forme de bras monté rotatif autour de l'axe du tambour, dans lequel le flexible est guidé. Dans un tel dispositif, le flexible est enroulé sur le tambour de manière à former des boucles de dimensions variables et aléatoires susceptibles de constituer des vrilles, le tambour ne disposant d'aucun moyen de réception du flexible permettant d'assurer son rangement suivant une disposition déterminée. En outre, le flexible subit, du fait de la rotation du bras, une certaine torsion qui ne présente toutefois pas d'inconvénient, dans le cadre de l'utilisation prévue. Du fait que le conduit de guidage est mis en rotation, il n'est cependant pas possible d'obtenir un rangement d'un flexible rigide ou semi-rigide dans le tambour, sans contrainte ni torsion. Dans le brevet FR-A-2.649.801, est décrit un dispositif ayant la forme d'un boîtier pour permettre le logement de portions en excès de câble et notamment de câbles ou flexibles renfermant des fibres optiques. Le boîtier comporte des supports munis d'ouvertures traversantes pourvues de fentes débouchant dans le boîtier, dont l'épaisseur permet d'engager le flexible dans des parties successives des supports, de façon à constituer des spires successives de forme ellipsoïdale, à l'intérieur du boîtier. Un tel dispositif est d'une structure complexe et présente des difficultés d'utilisation. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de stockage et de dévidage d'un corps souple allongé, relié à l'une de ses extrémités à une installation fixe et présentant une extrémité opposée mobile, d'une structure et d'une utilisation simples. Dans ce but, le dispositif suivant l'invention est constitué par un réceptacle fixe de forme annulaire comportant, suivant toute sa largeur dans la direction radiale et suivant toute sa longueur dans la direction axiale, une paroi hélicoïdale ayant pour axe l'axe du réceptacle, dont le pas est sensiblement égal à une dimension de la section transversale du corps allongé, délimitant à l'intérieur du réceptacle, un espace de stockage hélicoïdal enroulé autour de l'axe du réceptacle, présentant, dans la direction axiale, une pluralité de spires creuses successives dans chacune desquelles est enroulée une spire du corps allongé, chacune des spires creuses s'étendant dans la direction radiale, entre la surface latérale interne et la surface latérale externe du réceptacle annulaire et le corps allongé étant mobile, sous l'effet d'une traction sur son extrémité mobile saillante à l'une des extrémités axiales de l'espace de stockage hélicoïdal, entre une position de stockage où les spires du corps souple sont enroulées au voisinage de la surface latérale externe du réceptacle et une position extraite où les spires sont enroulées au voisinage de la surface latérale interne du réceptacle. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, utilisé pour le stockage d'un flexible semi-rigide renfermant des fibres optiques dont la partie mobile est reliée à une tête de soudage par faisceau laser. La figure 1 est une vue en élévation et en coupe du dispositif de stockage. La figure 2 est une vue partielle de dessus, suivant 2 de la figure 1, du réceptacle du dispositif de stockage. La figure 3 est une vue partielle en coupe et à plus grande échelle du dispositif représenté sur la figure 1. Sur la figure 1, on voit le dispositif de stockage et de dévidage suivant l'invention désigné de manière générale par le repère 1. Le dispositif comporte un socle 2 permettant d'installer le dispositif à poste fixe, par exemple sur le plancher de service d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, au voisinage d'un générateur de vapeur. Un support de forme cylindrique 3 est fixé par soudage sur le socle 2 avec son axe 4 vertical. Le dispositif de stockage proprement dit du corps allongé désigné de manière générale par le repère 5 se présente sous la forme d'un réceptacle annulaire engagé par son alésage interne sur le support 3. Le support 3 comporte une partie supérieure 3a sur laquelle est engagé le réceptacle annulaire 5, une partie inférieure 3b fixée sur le socle 2 et une partie intermédiaire 3c à grand diamètre constituant un épaulement sur lequel vient reposer le réceptacle 5. Le réceptacle 5 est constitué par une paroi de forme hélicoïdale 6 présentant des rampes annulaires successives s'étendant sur toute la largeur du réceptacle 5 dans la direction radiale et fixées le long de leur bord interne circulaire sur une paroi tubulaire 7 s'étendant sur toute la longueur axiale du réceptacle 5. La paroi tubulaire 7 constituant la partie interne du réceptacle 5 est engagée, dans la direction axiale 4, sur la partie supérieure 3a du support cylindrique 3, de manière que l'axe du réceptacle annulaire 5 soit confondu avec l'axe vertical 4 du support 3. La paroi tubulaire 7 vient reposer sur ltépau- lement 3c du support 3, lorsque le réceptacle annulaire 5 est engagé sur le support 3. Un ergot 8 est fixé sur la paroi interne tubulaire 7 du réceptacle 5, de manière à se trouver saillant vers l'intérieur, c'est-à-dire en direction de l'axe 4 par rapport à la surface interne de la paroi tubulaire 7. Lors de l'engagement du réceptacle 5 sur le support 3, l'ergot 8 vient s'engager dans une échancrure prévue à la partie supérieure du support 3, de manière à réaliser la mise en place précise et le blocage en rotation du réceptacle 5 sur le support 3. La paroi hélicoïdale 6 définit un espace hélicoïdal de stockage enroulé autour de l'axe 4 commun au réceptacle 5 et au support 3 et comportant des spires creuses successives ayant une section rectangulaire dont la longueur correspond à la largeur du réceptacle annulaire 5 dans la direction radiale et dont la hauteur qui correspond au pas de la paroi 6 et de l'espace hélicoïdal de stockage est sensiblement égale ou légèrement supérieure à une dimension de la section transversale du flexible 10 dont on réalise le stockage. Dans le cas d'un flexible 10 constitué par un conduit à section circulaire renfermant une ou plusieurs fibres optiques, le pas de la paroi hélicoïdale 6 et de l'espace de stockage est légèrement supérieur au diamètre du flexible 10. La hauteur des spires creuses successives de l'espace hélicoïdal de stockage est donc légèrement supérieure au diamètre du flexible 10. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la paroi hélicoïdale 6 du réceptacle 5 comporte douze spires délimitant un espace de stockage hélicoïdal comportant onze spires creuses successives. Le bord supérieur 3d du support 3 est rabattu vers l'intérieur, de manière à faciliter l'engagement de la paroi interne 7 du réceptacle 5. Comme il est visible sur les figures 1 et 3, l'espace de stockage du réceptacle 5 est délimité vers l'intérieur par un ensemble de tirants 12 également répartis suivant la périphérie interne du réceptacle 5, le long de la paroi tubulaire 7. Les tirants 12 sont constitués par des tiges 13 engagées dans des ouvertures alignées traversant les spires successives de la paroi hélicoïdale 6 et fixées sur la paroi inférieure annulaire 14a et sur la paroi annulaire supérieure 14b du réceptacle 5 constituées respectivement par la spire inférieure et par la spire supérieure de la paroi hélicoïdale 6. Des galets 15 sont montés rotatifs sur les tiges 13, chacun entre deux spires successives de la paroi hélicoïdale 6. Les tirants 12 constituent des moyens de maintien et de guidage du flexible 10 contre la surface latérale interne du réceptacle 5 (position 10' du flexible 10). Le réceptacle 5 comporte dix-huit tirants 12 régulièrement espacés le long de sa circonférence interne, de manière que les positions de deux tirants 12 successifs se déduisent l'une de l'autre par une rotation d'un angle a égal à 20 , autour de l'axe 4, comme il est visible sur la figure 2 où l'angle a a été agrandi pour rendre la représentation des tirants plus claire. Le réceptacle 5 comporte également dix-huit tirants 16 sensiblement analogues aux tirants 12 disposés dans la direction axiale, au voisinage des bords externes des spires de la paroi hélicoïdale 6 et placés angulairement autour de l'axe 4, dans une disposition analogue aux tirants 12. Les tirants 16 sont constitués chacun par une tige 17 articulée à sa partie inférieure sur la paroi inférieure 14a du réceptacle 5, autour d'un axe horizontal 18 et des galets 19 montés rotatifs sur les tiges 17, chacun entre deux spires successives de la paroi 6. Les spires successives de la paroi 6 comportent des échancrures alignées 22 dans lesquelles peuvent être engagées les tiges 17, dans la position de service du réceptacle comme représenté sur les figures 1 et 2. Comme il sera expliqué plus loin, pour réaliser l'engagement du flexible 10 dans le réceptacle 5, on bascule les tiges 17 portant les galets 19, vers le bas et vers l'extérieur, autour des axes 18. L'espace hélicoïdal de stockage est ainsi ouvert vers l'extérieur et après introduction du flexible 10 dans le réceptacle, on relève les tiges 17 de manière à les engager dans les échancrures alignées 22 du bord externe des spires de la paroi 6. Chacune des tiges 17 est fixée à sa partie supérieure sur la paroi supérieure 14b du réceptacle 5. Les axes des tirants internes 12 sont disposés sur une surface cylindrique ayant pour axe l'axe 4 du réceptacle et pour diamètre le diamètre minimal d'enroulement d du flexible 10. Les tirants 16 ont leurs axes disposés sur une surface cylindrique ayant pour axe l'axe 4 du réceptacle et un diamètre D correspondant au diamètre d'enroulement maximal du flexible 10. Le flexible 10 comporte une première extrémité 10a saillante à l'extérieur du réceptacle 5, à son ex trémité inférieure et reliée à un dispositif fixé sur le socle 2 qui est constitué par un boîtier d'alimentation 20 en énergie lumineuse d'une fibre optique disposée dans le flexible 10. Cette première extrémité 10a du flexible 10 est désignée comme extrémité fixe. Le flexible 10 comporte également une seconde partie d'extrémité 10b saillante à l'extérieur du réceptacle 5, à sa partie supérieure, qui est engagée dans un dispositif de traction et de poussée tel qu'un tireurpousseur à galets et qui porte à sa partie terminale la tête de soudage par faisceau laser. Cette partie d'extrémité 10b ou extrémité mobile du flexible peut être déplacée par le tireur-pousseur, dans un sens ou dans l'autre, dans la direction indiquée par la double flèche 21. Le flexible 10 peut être placé dans une première position à l'intérieur du réceptacle 5, qui sera désignée par la suite comme position de stockage. Dans cette position, le flexible 10 constitue des spires enroulées chacune à l'intérieur d'une spire creuse de l'espace de stockage délimité par la paroi 6, au voisinage de la partie externe de cette spire creuse, le flexible étant en contact par une génératrice extérieure avec les galets 19 des tirants 16 délimitant la surface latérale externe du réceptacle 5. Le flexible 10 présente une seconde position 10' ou position extraite, dans laquelle il constitue des spires enroulées chacune à l'intérieur d'une spire creuse de l'espace de stockage délimité par la paroi hélicoïdale 6, au voisinage de la paroi latérale interne du réceptacle 5 délimitée par les tirants 12. Dans cette position, une génératrice extérieure du flexible 10 est en contact avec les galets 15 des tirants 12. Le flexible 10 peut être déplacé entre sa position de stockage et sa position extraite par traction sur son extrémité mobile 10b. Le flexible 10 se déplace par glissement à l'intérieur de chacune des spires creuses dont la hauteur est légèrement supérieure au diamètre du flexible. La différence de longueur entre la longueur totale des spires de grand diamètre D en contact avec les tirants externes 16 et la longueur totale des spires de petit diamètre d, en contact avec les tirants internes 12 correspond à la longueur du flexible 10 qui peut être extraite du réceptacle 5 par traction sur l'extrémité mobile 10b du flexible. Cette longueur correspond également à l'amplitude du déplacement de l'extrémité mobile du flexible et de la tête de soudage, entre leur position de stockage et leur position de service dans laquelle la tête de soudage est introduite à l'intérieur d'un tube de générateur de vapeur. En choisissant les diamètres intérieur et extérieur du réceptacle 5 et le nombre de spires creuses délimitées par la paroi hélicoïdale 6, on peut concevoir un dispositif permettant de réaliser le déplacement de la tête de soudage sur une longueur donnée. Pour introduire le flexible en position de stockage à l'intérieur du réceptacle 5, on place les tirants externes 16, par pivotement vers l'extérieur et vers le bas dans leur position ouverte, ce qui permet d'accèder à la périphérie du réceptacle dans lequel on enroule le flexible. Les tirants 16 sont ensuite placés en position de fermeture par pivotement vers le haut et vers l'intérieur et par verrouillage sur la paroi supérieure 14b du réceptacle 5. A titre de variante, on peut concevoir un réceptacle 5 dont les tirants externes 16 sont fixes. Dans ce cas, pour charger le flexible dans le réceptacle, on introduit l'une des extrémités de ce flexible par la partie supérieure ou par la partie inférieure du réceptacle, puis on exerce une poussée sur le flexible, de manière qu'il suive la pente hélicoïdale de la paroi 6 le long de la surface externe du réceptacle 5 délimitée par les tirants 16, jusqu'au moment où l'extrémité du flexible ressort par l'extrémité inférieure ou par l'extrémité supérieure du réceptacle 5. Le guidage du flexible est facilité par la présence des galets rotatifs 19. Comme il est visible sur la figure 2, les différentes spires annulaires constituant la paroi hélicoïdale 6 en tôle métallique sont percées d'ouvertures 24 placées en quinconce suivant deux rangées circulaires, l'une externe, l'autre interne. L'ensemble de la paroi 6 et le réceptacle 5 sont ainsi allégés, ce qui permet d'obtenir un dispositif de stockage et de dévidage dont le réceptacle de faible poids peut être facilement manipulé et placé sur le support 3 à poste fixe. La présence des ouvertures 24 permet également de réduire le frottement sur les flancs du flexible, pendant son déplacement à l'intérieur du réceptacle 5. Lors de son déplacement entre sa position de stockage et sa position extraite, le flexible 10 ne subit aucune torsion, dans la mesure où ce déplacement est obtenu par un simple glissement du flexible à l'intérieur des spires creuses du réceptacle 5. Il en est de même lors de l'opération inverse d'envidement du flexible 10 pour le replacer en position de stockage à l'intérieur du réceptacle 5, cette opération étant obtenue par poussée sur l'extrémité mobile du flexible, en utilisant par exemple un tireur-pousseur à galet. En outre, le dispositif de stockage et de dévidage suivant l'invention présente l'avantage de ne comporter aucune pièce mobile et aucun élément moteur, à l'exception éventuellement d'un tireur-pousseur en prise avec l'extrémité mobile du flexible. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que le réceptacle 5 peut être réalisé sous une forme différente de celle qui a été décrite. Ce réceptacle peut comporter un carter annulaire à l'intérieur duquel est disposée et fixée la paroi hélicoïdale. La paroi hélicoïdale peut être entièrement continue et constituée par exemple par une tôle métallique ou au contraire discontinue et constituée par des tiges ayant des dispositions rayonnantes par rapport au réceptacle annulaire. Le réceptacle 5 peut également être équipé de moyens permettant de faciliter le déroulement ou lten- roulement du flexible, tel que des ressorts à lame ou d'autres moyens équivalents. Enfin, le dispositif suivant l'invention peut être utilisé pour réaliser le stockage et le dévidage d'éléments souples différents d'un flexible semi-rigide et par exemple pour réaliser le stockage et le dévidage de tout câble ou conduit associé à une installation différente d'une installation de soudage par faisceau laser. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de stockage et de dévidage d'un corps souple allongé (10) relié à l'une de ses extrémités (lova) à une installation fixe (20) et présentant une extrémité opposée (lOb) mobile, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un réceptacle fixe (5) de forme annulaire comportant suivant toute sa largeur dans la direction radiale et suivant toute sa longueur dans la direction axiale, une paroi hélicoïdale (6) ayant pour axe l'axe du réceptacle (5) dont le pas est sensiblement égal à une dimension de la section transversale du corps allongé (10), délimitant à l'intérieur du réceptacle (5), un espace de stockage hélicoïdal enroulé autour de l'axe (4) du réceptacle (5) présentant dans la direction axiale, une pluralité de spires creuses successives dans chacune desquelles est enroulée une spire du corps allongé (10), chacune des spires creuses s'étendant dans la direction radiale, entre la surface latérale interne et la surface latérale externe du réceptacle annulaire (5) et le corps allongé étant mobile, sous l'effet d'une traction sur son extrémité mobile (10) saillante à l'une des extrémités axiales de l'espace de stockage hélicoïdal, entre une position de stockage où les spires du corps souple (10) sont enroulées au voisinage de la surface latérale externe du réceptacle (5) et une position extraite où les spires sont enroulées au voisinage de la surface latérale interne du réceptacle (5). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'espace de stockage du réceptacle (5) est délimité, à sa périphérie interne, par un ensemble de tirants (12) parallèles à l'axe (4) du réceptacle (5) engagés dans les spires successives de la paroi hélicoïdale (6) et placés dans des positions angulaires également réparties autour de l'axe (4) du réceptacle (5) et, à sa périphérie externe, par un ensemble de tirants (16) parallèles à l'axe (4) du réceptacle (5), engagés à travers les spires successives de la paroi hélicoïdale (6) et placés dans des dispositions angulaires régulièrement espacées autour de l'axe (4) du réceptacle (5). 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les tirants (12, 16) sont constitués par des tiges sur lesquelles des galets (15, 19) sont montés rotatifs et intercalés entre deux spires successives de la paroi hélicoïdale (16), les galets (15, 19) assurant le guidage du corps allongé (10). 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les tirants (16) disposés suivant la périphérie externe du réceptacle (5) sont montés pivotants autour d'un axe (18) perpendicaire à l'axe (4) du réceptacle, sur la spire inférieure de la paroi hélicoïdale (6) et munis de moyens de fixation sur la spire supérieure de la paroi hélicoïdale (6) de manière à être déplacés entre une position d'ouverture et une position de fermeture par pivotement autour de l'axe d'articulation (18). 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la paroi hélicoïdale (6) est constituée par une tôle métallique comportant des spires annulaires successives, percées d'ouvertures (24) permettant de réduire le poids du réceptacle (5) et de limiter le frottement du corps allongé (10) à l'intérieur de l'espace de stockage délimité par la paroi hélicoïdale (6). 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le réceptacle (5) de forme annulaire est engagé par son alésage interne sur un support fixe cylindrique (3) et bloqué en rotation sur le support fixe (3). 7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le réceptacle (5) comporte une paroi interne tubulaire (7) fixée sur le contour interne des spires de la paroi hélicoïdale (6), engagée sur le support fixe (3) et comportant un ergot (8) saillant dans la direction radiale vers l'intérieur de la paroi tubulaire (7) introduit dans une ouverture du support (3), pour réaliser le blocage en rotation du réceptacle (5), par rapport au support (3). 8.- Utilisation d'un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, pour réaliser le stockage et le dévidage d'un flexible semi-rigide dans lequel est disposée une fibre optique d'alimentation d'une tête de soudage par faisceau laser, en énergie lumineuse.