Brevet FR2896909A1 — publié le 20070803

DISPOSITIF DE MONTAGE DE RESSORT POUR CRAYON DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR La présente invention se rapporte à un 5 dispositif de montage de ressort dans une gaine pour réaliser des crayons de combustible nucléaire. Un crayon de combustible nucléaire comporte une gaine munie à une extrémité d'un premier bouchon, un ressort, des pastilles de combustible nucléaire, par 10 exemple de MOX (mélange d'oxyde de plutonium et d'oxyde d'uranium), et d'un deuxième bouchon pour fermer de manière étanche la gaine. Le ressort permet de réserver un volume déterminé dans la gaine pour tenir compte de la 15 dilatation des gaz contenus dans le crayon lors de l'échauffement des pastilles, et assure le maintien en position des pastilles lors du transport du crayon. Ce ressort peut être monté dans la gaine avant ou après la mise en place des pastilles. 20 Ce ressort peut être monté manuellement, cependant il est préférable de limiter dans le processus de fabrication des crayons, les manipulations manuelles pour réduire les temps de fabrication. En outre, il est important de vérifier la 25 mise en place effective d'un ressort, une absence d'un ressort provoquant une mise au rebut du crayon. C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif automatisé de montage de ressort dans des gaines. C'est également un but de la présente invention d'offrir un dispositif de montage de ressort dans des gaines offrant un montage sûr. EXPOSÉ DE L'INVENTION Les buts précédemment énoncés sont atteints par un dispositif de montage comportant un distributeur de ressort associé à un chargeur de ressort dans une gaine, l'activation du chargeur de ressort provoquant la fourniture d'un ressort au chargeur. En d'autres termes, une commande mécanique relie le chargeur au distributeur de ressort, il n'est alors pas nécessaire de prévoir des moyens électriques ou électroniques de synchronisation entre le chargeur et le distributeur. Le dispositif de montage est ainsi rendu plus simple et plus robuste. La présente invention a par conséquent principalement pour objet un dispositif de montage de ressort dans une gaine pour combustible nucléaire, comportant un distributeur de ressort, un chargeur de ressort dans la gaine, le distributeur fournissant les ressorts au chargeur, ledit chargeur comportant une glissière longitudinale pour recevoir le ressort, ladite glissière comportant une extrémité débouchante par laquelle le ressort est envoyé dans la gaine, un poussoir apte à se déplacer dans la glissière pour mettre en place le ressort dans la gaine, et des moyens de déplacement dudit poussoir, ledit dispositif comportant également des moyens mécaniques pour associer l'actionnement des moyens de déplacement à celui du distributeur de ressort. Le distributeur peut comporter un barillet d'axe longitudinal mobile en rotation autour de son axe, ledit barillet comportant des rainures longitudinales sur sa périphérie extérieure apte à recevoir chacune un ressort, une chemise entourant le barillet, munie d'une fente longitudinale apte à laisser passer un ressort, ledit barillet et ladite chemise étant aptes à tourner l'un par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal pour aligner la fente avec une rainure, la chemise pouvant prendre une position de remplissage du barillet et une position de distribution, ladite fente étant disposée au droit de la glissière du chargeur en position de distribution, l'actionnement des moyens de déplacement provoquant par l'intermédiaire des moyens mécaniques la rotation du barillet par rapport à la chemise et l'alignement de la fente avec une rainure chargée d'un ressort. De manière avantageuse, les moyens mécaniques comportent un moyen anti-retour, de type roue à rochet, interposé entre le barillet et les moyens de déplacement. Les moyens mécaniques peuvent comporter un bras de liaison attaché à un cliquet de la roue à rochet, une roue dentée de la roue à rochet étant solidaire en rotation du barillet, une première extrémité d'un bras de levier étant connectée à une deuxième extrémité du bras de liaison par une liaison pivot, le bras de levier étant monté mobile en rotation sur un montant autour d'un axe de rotation, ledit montant supportant une deuxième extrémité du barillet, une deuxième extrémité du bras de levier opposée à la première extrémité par rapport à l'axe de rotation étant apte à venir en contact avec un élément mobile solidaire des moyens de déplacement pour faire pivoter le bras de levier autour de l'axe de rotation. L'élément mobile peut comporter une rampe, le long de laquelle est apte à glisser la deuxième 10 extrémité du bras de levier. Dans un exemple de réalisation, le bras de levier comporte un galet monté sur la deuxième extrémité du bras de levier, ledit galet étant mobile en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe de 15 rotation. Le distributeur comporte avantageusement des moyens pour verrouiller la chemise soit dans la position de remplissage, soit dans la position de distribution. 20 Les moyens de verrouillage peuvent comporter un écrou vissé dans un montant supportant des premières extrémités longitudinales du barillet et de la chemise et coopérant avec la chemise dans la position de remplissage et dans la position de 25 distribution. En outre, les moyens de déplacement peuvent comporter une courroie s'étendant longitudinalement sous la glissière, le poussoir étant solidaire en mouvement de ladite courroie. 30 Le chargeur peut comporter un moyen de guidage d'une extrémité ouverte de la gaine pour aligner ladite extrémité avec une extrémité débouchante de la glissière. Le chargeur comporte avantageusement des moyens pour provoquer en fin de montage du ressort un rapprochement du moyen de guidage et du poussoir, ledit poussoir se déplaçant en direction de l'extrémité débouchante de la gaine. La présente invention a également pour objet un procédé de montage d'un ressort dans une gaine mettant en oeuvre un dispositif de montage de ressort comportant un chargeur de ressort et un distributeur de ressort pour ledit chargeur, comportant les étapes : -d'activation du chargeur, - d'activation du distributeur par le 15 chargeur, de fourniture d'un ressort audit chargeur, - de chargement du ressort dans la gaine. Ledit procédé peut en outre comporter une 20 étape de mise en place de la gaine en alignement du ressort. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins 25 annexés, sur lesquels l'avant et l'arrière correspondent respectivement à la gauche et à la droite des dessins et sur lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'une partie inférieure formant chargeur de ressort d'un dispositif de montage de ressort selon la présente invention, - les figures 2A à 2E sont des vues de dessus de la figure 1 dans différentes phases de fonctionnement, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la figure 1, - la figure 4 est une vue de côté de la partie supérieure formant distributeur de ressort du dispositif de montage selon la présente invention, - les figures 5A et 5B sont des vues de détail de la figure 4 dans deux positions de fonctionnement, - la figure 6 est une vue selon la flèche A de la figure 4, - les figures 7A et 7B sont des vues en coupe selon le plan de coupe E-E de la figure 5B dans une position de remplissage et dans une position de distribution respectivement. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur la figure 1, on peut voir un mode de réalisation d'un dispositif de montage de ressort selon la présente invention comportant un chargeur de ressort 2 en traits pleins, formant la partie inférieure du dispositif et un distributeur de ressort 4 au chargeur 2 en pointillés, formant la partie supérieure du dispositif. Le distributeur 4 est représenté en traits pleins sur la figure 4. Le dispositif selon la présente invention est destiné à monter des ressorts dans des gaines avant ou après la mise en place de pastilles de combustible nucléaire, notamment de MOX pour former des crayons de combustible nucléaire. Les gaines utilisées sont de forme cylindrique de grande longueur relativement à leur diamètre, une extrémité étant obturée pour permettre le chargement d'un ressort, puis d'une colonne de pastilles, ou d'une colonne de pastilles, puis d'un ressort. Le ressort est un ressort du type ressort hélicoïdal et est destiné à réserver un volume déterminé pour la dilation des gaz enfermés dans le crayon lors de leur échauffement et à maintenir les pastilles sensiblement immobiles. Le distributeur 4 selon la présente invention comporte un barillet 8 (figure 7B) d'axe X, monté en rotation autour de son axe X et une chemise 10 entourant ledit barillet 8; la chemise 10 est mobile en rotation relativement au barillet 8. Le barillet comporte sur sa périphérie extérieure des rainures 12 longitudinales pour recevoir un ressort 14, les rainures 12 sont réparties avantageusement de manière régulière. La chemise 10 comporte une fente 16 apte à 25 laisser passer un ressort 14 ; ainsi lorsque la fente est alignée avec une rainure 12 chargée d'un ressort 14, celuiùci peut passer par la fente 16. La chemise peut avoir une position de remplissage I représentée sur la figure 7A et une 30 position de distribution II du barillet représentée sur la figure 7B. Le distributeur comporte alors des moyens 20 18 pour immobiliser la chemise 10 dans l'une ou l'autre des positions de remplissage I et de distribution II. Le distributeur comporte des premier et deuxième montants latéraux 20, 22 montés de part et d'autre de la chemise 10 et du barillet 8 pour les supporter en rotation. Les moyens 18 de verrouillage de la chemise sont formés d'un pion 26 mobile axialement dans le montant 20 et apte à coopérer avec la chemise 10 dans la position de remplissage I et dans la position de distribution II. Dans la position de remplissage I, une extrémité (non visible) du pion 26 pénètre dans un premier orifice (non visible) pratiqué dans une première extrémité longitudinale 28 de la chemise 10, et dans la position de distribution II dans une deuxième orifice (non visible) de la chemise 10. Dans l'exemple représenté, le pion 26 est formé par une extrémité filetée d'un écrou, qui est vissé dans le montant 20 ; le passage de la position I à la position II s'effectue par dévissage et vissage de l'écrou 26. On pourrait prévoir un pion 26 ramené élastiquement en direction de la chemise 10, le changement de position de la chemise 10 s'effectuerait par traction sur le pion 26 pour retirer l'extrémité du pion 26 de l'un des orifices de la chemise 10. Le distributeur peut comporter des moyens pour vérifier la présence d'un ressort 14 dans une rainure 12, par exemple des moyens optiques de type laser. On préfère cependant vérifier directement la présence du ressort dans la gaine au moyen d'un capteur, par exemple de type optique. Le distributeur 4 distribue les ressorts au chargeur 2. En particulier, un ressort logé dans une rainure 12 tombe à travers la fente 16 dans une glissière 32 du chargeur 2, la glissière 32 étant d'axe Xl parallèle à l'axe X (figure 2). Le chargeur 2 est disposé en dessous du distributeur 4, ainsi les ressorts sont distribués par gravité dans la glissière 32. Le chargeur 2 comporte également un poussoir 34 mobile longitudinalement le long de l'axe Xl pour exercer un effort de poussée sur une première extrémité 14.1 du ressort 14 ou extrémité arrière. La glissière 32 comporte une extrémité débouchante 36 par laquelle le ressort 14 sort. La gaine 38, et notamment son extrémité ouverte 37 sont avantageusement maintenues par un moyen de guidage 40, pour aligner l'extrémité ouverte 37 de la gaine 38 avec l'extrémité débouchante 36 de la glissière 32. La gaine 38 peut être maintenue en position par une pince 41 disposée à l'extrémité avant du chargeur 2. Le chargeur comporte des moyens 42 pour déplacer le poussoir le long de l'axe Xl. Sur la figure 1, les moyens 42 sont formés, par exemple par une courroie 44 munie de crans, lesdits crans engrenant deux roues dentées 46 montées à rotation entre une extrémité arrière de la glissière et son extrémité avant. Ainsi, le poussoir 34 peut se déplacer sur toute la longueur de la glissière. D'autres moyens de déplacement peuvent convenir, par exemple un dispositif muni d'une vis sans fin est également envisageable. Selon la présente invention, le distributeur est commandé par les moyens de déplacement 42 du poussoir 34. Ainsi à chaque activation du chargeur 2, celui-ci commande au distributeur 4 de lui fournir un ressort 14. Pour cela, le dispositif selon la présente invention comporte des moyens mécaniques 48 destinés à associer le déplacement de la courroie 44 à la rotation du barillet 8. Les moyens mécaniques 48 comportent un bras de liaison 50 monté par une première extrémité 52 sur une interface 72 solidaire en rotation de manière unidirectionnelle d'une face latérale arrière 53 du barillet 8. Ainsi, le déplacement de l'extrémité 52 ne provoque le déplacement du barillet 8 que dans un sens de rotation F. Dans un autre sens de rotation, l'extrémité 52 et le barillet 8 ont des mouvements indépendants. L'interface 72 est par exemple formée par une roue à rochet, une roue (non représentée) munie sur sa périphérie de dents inclinés étant montée solidaire en rotation du barillet 8 parallèlement à la face arrière 53 du barillet et un cliquet (non représenté) apte à entraîner la roue dans un sens de rotation étant solidaire de l'extrémité 52. Tout autre dispositif permettant un entraînement unidirectionnel en rotation du barillet autour de l'axe X est envisageable. Le deuxième montant 22 a une forme de couronne, la face arrière 53 du barillet est alors accessible par un partie centrale ouverte du deuxième montant 22. L'extrémité 52 du bras 50 est montée libre en rotation autour d'une tige 54 solidaire du cliquet; ainsi le bras 50 peut avoir un mouvement angulaire par rapport au cliquet. Un effort vers le haut ou vers le bas appliqué à la tige 54 provoque un déplacement du cliquet autour de l'axe X, qui en engrenant une dent de la roue, provoque une rotation du barillet 8 autour de l'axe X dans la direction F. Lors du retour en position repos de la tige 54, le cliquet se déplace en rotation autour de l'axe X dans un sens opposé au sens F, il glisse alors sur la dent, et se retrouve en position pour entraîner à nouveau la roue à rochet. Ainsi à chaque rotation du barillet 8, une rainure 12 munie d'un ressort 14 est mise en regard de la fente 16 de la chemise 10. Le bras de liaison 50 est lié par une deuxième extrémité 58 à une première extrémité 57 d'un bras de levier 56, monté en rotation sur le montant 22 sensiblement au niveau de sa partie médiane, autour d'un axe Z. Le bras de liaison 50 et le bras de levier 58 sont mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre. Le bras de levier a, dans l'exemple représenté, une forme coudée, le coude étant disposé au niveau de l'axe de rotation du levier. Le bras de levier est apte à être mis en rotation autour de l'axe Z, par un élément mobile 59 avec la courroie 44 du chargeur. Dans l'exemple représenté, l'élément mobile 5 comporte une pente 60 apte à coopérer avec une deuxième extrémité 62 du bras de levier 56. On peut prévoir de réaliser le poussoir 34 et l'élément mobile 59 d'une seule pièce. Ainsi, lorsque la deuxième extrémité 62 10 rencontre la pente 60, la position du bras de levier 56 est modifiée, il tourne autour de l'axe Z et entraîne avec lui le bras de liaison 50, qui a alors un mouvement sensiblement selon un axe Y, orthogonal aux axes X et Z. Le mouvement selon Y du bras 50 provoque 15 la rotation du barillet 8 dans la direction de la flèche F (figure 6) La pente 60 est inclinée vers l'arrière. L'élément mobile 59 comporte également une partie 64 sensiblement parallèle au plan de la courroie, disposée 20 en avant de la pente 60. Ainsi lorsque l'élément mobile 59 recule, la deuxième extrémité 62 du bras de levier 56 rencontre en premier la pente 60, puis la partie 64. La partie 64 assure le maintien du bras de levier en position de largage d'un ressort, 25 c'est-à-dire le maintien d'une rainure du barillet 8 au droit de la glissière 32, en empêchant tout autre mouvement du barillet 8. La pente 60 n'est pas nécessairement plane, celle-ci peut être concave, convexe, ou en palier. On 30 pourrait également envisager un élément mobile 59 sous forme d'un excentrique mis en rotation par le déplacement de la courroie 44. De manière avantageuse, la deuxième extrémité 62 du bras de levier 56 est munie d'un galet 66 monté libre en rotation sur le bras de levier 56 pour réduire les frottements du bras de levier 56 sur l'élément mobile 62. Un moyen élastique 70 relie le montant 22 à l'interface 72, dans l'exemple le moyen élastique ramène le cliquet en position repos. Nous allons maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif de montage de ressort selon la présente invention. Le chargeur 2 est actionné, la courroie 44 se déplace dans la direction B vers l'arrière (figure 2A) entraînant l'élément mobile 59. La pente 60 rencontre alors le galet 66, provoquant le basculement du bras de levier 56 autour de l'axe Z selon la flèche C (figure 5B). Le bras de liaison 50 a alors un mouvement selon l'axe Y vers le bas, exerçant un effort de traction vers le bas sur la tige 54 et le cliquet, ce qui provoque une rotation du barillet 8 autour de l'axe X par l'intermédiaire de l'interface 72 tel que décrit précédemment. Une rainure 12 chargée d'un ressort est alors mise en regard de la fente 16. Un ressort tombe dans la glissière 32 du chargeur. Sur la figure 2B, le moyen de guidage 40 avance pour placer la gaine en alignement de la glissière 32 et la pince se ferme, immobilisant la gaine. La courroie 44 est ensuite mise en mouvement dans le sens de la flèche B' vers l'avant, le poussoir 34 exerce alors un effort de poussée sur le ressort 14, qui est introduit dans la gaine (figure 2C). Ensuite, par un mouvement combiné, le moyen de guidage se déplace dans la direction B, tandis que le poussoir 34 se déplace selon la direction B' pour maintenir le ressort 14 dans la gaine (figure 2D). Enfin, le moyen de guidage et le poussoir 34 se déplacent dans la direction B, jusqu'à leur position de repos (figure 2E). La gaine est prête à recevoir les pastilles ou à être bouchée si les pastilles ont été mises en place avant le ressort, et le dispositif de montage de ressort est prêt à charger une nouvelle gaine. On peut prévoir dans une première étape, le remplissage du distributeur. Pour cela, l'écrou est desserré, la chemise 10 est tournée autour de l'axe X de manière à placer la fente 16 dans la position I représentée à la figure 7A, la fente 16 est dans une position supérieure, l'écrou est alors serré pour fixer cette position I. Dans cette position I, la fente 16 est en regard d'une goulotte de chargement de ressort (non représentée). Un ressort 14 est ensuite mis en place dans une rainure 12, puis le barillet 8 est tourné autour de son axe X, pour présenter la rainure 12 vide suivante en regard de la fente 16 et permettre son chargement avec un ressort. Une poignée 68 est avantageusement prévue sur le barillet 8 pour le faire tourner autour de l'axe X. Une rainure 12 est laissée vide en face de la fente 16. On peut prévoir de remplir toutes les rainures 12 sauf une ou une partie d'entre elles. Lorsque le nombre de rainures désirées est chargé avec un ressort, l'écrou est à nouveau desserré, la chemise 10 est tournée autour de l'axe X pour placer la fente dans la position II de distribution représentée sur la figure 7B. Lors de cette rotation, le barillet 8 tourne en même temps que la chemise 10, la fente 16 reste alors en face de la rainure 12 vide. L'écrou est ensuite serré pour fixer la chemise dans cette position II. Le distributeur 4 est alors prêt à fournir des ressorts 14 au chargeur 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage de ressort dans une gaine pour combustible nucléaire, comportant un distributeur (4) de ressort, un chargeur (2) de ressort dans la gaine, le distributeur (4) fournissant des ressorts (14) au chargeur (2), ledit chargeur (2) comportant une glissière (32) longitudinale pour recevoir le ressort (14), ladite glissière (32) comportant une extrémité débouchante (36) par laquelle le ressort (14) est envoyé dans la gaine, un poussoir (34) apte à se déplacer dans la glissière (32) pour mettre en place le ressort dans la gaine, et des moyens de déplacement (42) dudit poussoir (34), ledit dispositif comportant également des moyens mécaniques (48) pour associer l'actionnement des moyens de déplacement (42) à celui du distributeur (4) de ressort. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le distributeur (4) comporte un barillet (8) d'axe longitudinal (X) mobile en rotation autour de son axe (X), ledit barillet ((8) comportant des rainures (12) longitudinales sur sa périphérie extérieure apte à recevoir chacune un ressort (14), une chemise (10) entourant le barillet (8), munie d'une fente (16) longitudinale apte à laisser passer un ressort (14), ledit barillet (8) et ladite chemise (10) étant aptes à tourner l'un par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal (X) pour aligner la fente (16) avec une rainure (12), la chemise (10) pouvant prendreune position de remplissage (I) du barillet (8) et une position de distribution (II), ladite fente (16) étant disposée au droit de la glissière (32) du chargeur en position de distribution (II), l'actionnement des moyens de déplacement (42) provoquant par l'intermédiaire des moyens mécaniques (48) la rotation du barillet (8) par rapport à la chemise (10) et l'alignement de la fente (16) avec une rainure (12) chargée avec un ressort (14). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens mécaniques (48) comportent un moyen anti-retour de type roue à rochet interposé entre le barillet (8) et les moyens de déplacement. 4. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les moyens mécaniques comportent un bras de liaison (50) attaché à un cliquet de la roue à rochet, une roue dentée de la roue à rochet étant solidaire en rotation du barillet (8), une première extrémité d'un bras de levier (56) étant connectée à une deuxième extrémité du bras de liaison (50) par une liaison pivot, le bras de levier (56) étant monté mobile en rotation sur un deuxième montant (22) autour d'un axe de rotation(Z), ledit deuxième montant (22) supportant une deuxième extrémité du barillet (8), une deuxième extrémité (62) du bras de levier (56) opposée à la première extrémité (57) par rapport à l'axe de rotation (Z) étant apte à venir en contact avec un élément mobile (59) solidaire desmoyens de déplacement (42) pour faire pivoter le bras de levier (56) autour de l'axe de rotation (Z). 5. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l'élément mobile (59) comporte une rampe (60), le long de laquelle est apte à glisser la deuxième extrémité (62) du bras de levier (56). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le bras de levier (56) comporte un galet (66) monté sur la deuxième extrémité (62) du bras de levier (56), ledit galet (66) étant mobile en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation (Z). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel le distributeur (4) comporte des moyens (20) pour verrouiller la chemise (10) soit dans la position de remplissage (I), soit dans la position de distribution (II). 8. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les moyens (20) de verrouillage comportent un élément fileté (26) vissé dans un premier montant (20) supportant des premières extrémités longitudinales du barillet (8) et de la chemise (10) et coopérant avec la chemise (10) dans la position de remplissage (I) et dans la position de distribution (II). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens dedéplacement (42) comportent une courroie (44) s'étendant longitudinalement sous la glissière (32), le poussoir (34) étant solidaire en mouvement de ladite courroie (32). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le chargeur (2) comporte un moyen (40) de guidage d'une extrémité ouverte de la gaine (38) pour aligner ladite extrémité avec l'extrémité débouchante (36) de la glissière (32). 11. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le chargeur (2) comporte des moyens pour provoquer en fin de montage du ressort (14) un rapprochement du moyen de guidage (40) et du poussoir (34), ledit poussoir (34) se déplaçant en direction de l'extrémité débouchante (36) de la glissière (32). 12. Procédé de montage d'un ressort dans une gaine mettant en oeuvre un dispositif de montage de ressort comportant un chargeur (2) de ressort et un distributeur (4) de ressort pour ledit chargeur (2), comportant les étapes : - d'activation du chargeur (2), - d'activation du distributeur (4) par le chargeur (2), de fourniture d'un ressort (14) audit chargeur (2), de chargement du ressort (14) dans la gaine. 25 30 13. Procédé selon la revendication précédente, comportant une étape de mise en place de la gaine en alignement du ressort.5