Brevet FR2913086A1 — publié le 20080829

Traversée de paroi étanche équipée d'un module de pénétration, module et procédé de remplacement du module 5 La présente invention a pour objet une traversée étanche équipée d'un module de pénétration destiné à une traversée de paroi de cellules à environnement sévère du type de celles utilisées dans 10 l'industrie nucléaire ou dans l'industrie chimique. La présente invention a de même pour objet un module de pénétration destiné à une traversée étanche de paroi. Elle concerne enfin un procédé de remplacement d'un module de pénétration par un autre module à l'intérieur d'une traversée de paroi étanche. 15 La présente invention trouve une application particulière pour la distribution de courants électriques permettant le fonctionnement des appareils opérant à l'intérieur de ces cellules. 20 Dans le domaine des installations nucléaires il est connu d'utiliser des traversées étanches équipées d'adaptateurs permettant de réaliser des alimentations en fluide ou des connexions électriques à l'intérieur de boites à gant ou de cellules dites chaudes c'est à dire à l'intérieur d'enceintes de confinement contenant des produits 25 dangereux ou des sources de radiations. Du fait des conditions d'environnement sévères auxquelles sont soumis les matériels d'exploitation situés à l'intérieur des cellules ainsi que les adaptateurs situés dans les traversées des parois de 30 ces cellules, les exploitants de ces cellules doivent procéder régulièrement au remplacement des adaptateurs équipant ces traversées. Un exemple de traversée étanche est décrit dans la demande de brevet français FR 2 698 494 Al dans laquelle cette traversée s'étend à travers la paroi d'une cellule entre le côté chaud, c'est à dire l'intérieur de l'enceinte soumis aux radiations, et le côté froid, c'est à dire à l'extérieur de ladite cellule. Cette traversée se présente sous la forme d'une pièce d'étanchéité solidaire de la paroi constituant une chemise de montage cylindrique dans laquelle est inséré un adaptateur sous la forme d'un connecteur portant à la périphérie de son boîtier des joints d'étanchéité participant ainsi à l'étanchéité de la cellule. Le connecteur est maintenu en place à l'intérieur de la chemise de montage par déplacement d'une fourchette de verrouillage, actionnée depuis l'extérieur de la chemise, qui coopère avec une rainure périphérique pratiquée dans le boîtier du connecteur. De cette façon le connecteur est fixe lorsque la fourchette coopère avec la rainure et est libre de se déplacer en translation lorsque la fourchette est extraite de la rainure. Selon cet exemple, le remplacement d'un connecteur par un autre connecteur posait, dans l'art antérieur, un risque de perte de l'étanchéité de la traversée de paroi principalement au droit de la gorge annulaire des boîtiers, gorge qui reçoit les branches de la fourchette de verrouillage, inconvénient que cet exemple surmonte en positionnant un manchon cylindrique, équipé à sa périphérie de joints d'étanchéité, entre le connecteur à remplacer et le connecteur de remplacement. Bien que cette méthode permette d'effectuer le remplacement des adaptateurs sans rupture de l'étanchéité de la cellule, elle nécessite toutefois des opérations d'extraction et d'insertion des fourchettes de verrouillage, opérations qui nécessitent l'utilisation de télémanipulateurs précis opérant aussi sur le côté chaud de la traversée. De même, l'utilisation d'un manchon intermédiaire disposé entre les connecteurs lors de l'opération de remplacement entraîne un composant " chaud " supplémentaire qui nécessite une intervention commandée à distance pour son extraction de la cellule chaude et qui augmente ainsi le nombre de composants irradiés à stocker. Il existe donc un besoin de simplification des opérations de remplacement des adaptateurs de traversée de paroi en limitant le nombre de composants à manipuler à l'aide de dispositifs télémanipulateurs ou robotisés à l'intérieur des cellules tout en assurant le maintien intégral de l'étanchéité de la traversée. Cette simplification des opérations s'entend principalement pour le positionnement et l'introduction des adaptateurs neufs qui, comme il apparaît dans le brevet FR 2 697 687 Al par exemple, nécessite une opération délicate de manipulation de ces adaptateurs. Enfin, afin d'assurer le maintien intégral de l'étanchéité de la traversée, il existe un besoin majeur de supprimer tout risque de retrait intempestif d'un adaptateur en service ou lors de son introduction durant l'opération de remplacement.30 La présente invention a pour objet un dispositif permettant d'assurer le maintien intégral de l'étanchéité d'une traversée de paroi lors de l'opération de remplacement d'un adaptateur se présentant sous la forme d'un module de pénétration par un autre module de pénétration. Dans ce but la présente invention concerne une traversée étanche de paroi comportant une chemise de montage cylindrique fixée de manière étanche dans une ouverture de la paroi, un module de pénétration cylindrique comportant des moyens d'étanchéité disposés à sa périphérie sur sa face externe, ledit module pouvant se déplacer en translation dans la chemise de montage cylindrique, des moyens permettant le verrouillage du module à l'intérieur de la chemise de montage, comportant un premier moyen de verrouillage constitué par au moins deux gorges pratiquées sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage. Selon l'une des caractéristiques principales de l'invention, les gorges pratiquées sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage présentent un profil défini par un plan vertical, un plan horizontal et un plan incliné. Selon l'une des caractéristiques principales de l'invention, le module comporte un boîtier pourvu de moyens d'étanchéité sur lequel est disposé, à sa périphérie sur sa face externe, un second moyen de verrouillage constitué d'une gorge dans laquelle est inséré un anneau fendu à haut coefficient d'élasticité. Selon cette caractéristique l'anneau est en acier inoxydable et présente une section de forme rectangulaire.30 Selon une des caractéristiques principales de l'invention le plan vertical de l'une des gorges du premier moyen de verrouillage de la chemise de montage coopère avec le second moyen de verrouillage du module qui lui est complémentaire. Selon l'invention le module comporte un troisième moyen de verrouillage qui en combinaison avec le second moyen, assure le maintien du module de pénétration dans la position d'étanchéité. 10 La présente invention a de même pour objet un procédé permettant d'assurer le maintien intégral de l'étanchéité d'une traversée de paroi lors de l'opération de remplacement d'un adaptateur se présentant sous la forme d'un module de pénétration par un autre module de pénétration. 15 Selon une des caractéristiques principales de l'invention le plan vertical et le plan incliné des gorges pratiquées sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage n'autorisent le déplacement en translation des modules de pénétration dans la 20 chemise de montage que dans une direction unique s'étendant du côté froid au côté chaud de la cellule. Selon une des caractéristiques principales de la présente invention le plan vertical de la gorge pratiquée sur la périphérie de la 25 face interne de la chemise de montage côté froid de la cellule interdit tout retrait du module de pénétration par le côté froid de la cellule L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante et des dessins annexés dans lesquels, 30 la figure 1 représente une vue en perspective d'une chemise de montage pour traversée de paroi conforme à l'invention ; la figure 2 représente une vue en perspective d'une chemise de 5 montage pour traversée de paroi équipée d'un module de pénétration conforme à l'invention ; la figure 3 représente une vue en coupe d'une chemise de montage pour traversée de paroi équipée d'un module de pénétration 10 conforme à l'invention ; la figure 3b représente une vue en coupe d'un premier moyen de verrouillage du module de pénétration 15 les figures 4a à 4c représentent respectivement les phases de la méthode de remplacement d'un module de pénétration par un autre module ; la figure 5 montre un module de pénétration verrouillé ; la figure 6 montre les moyens d'anti-retrait d'un module de pénétration. Sur la figure 1 est représentée en perspective une chemise de 25 montage 3 pour traversée de paroi de cellule dite " chaude " ou boîte à gants. Sur cette figure 1, ainsi que sur la figure 3 qui montre en coupe la chemise de montage, cette chemise de montage est positionnée dans une ouverture de la paroi, représentée partiellement en 2, paroi qui sépare le côté chaud 2C de la cellule, 30 c'est à dire l'intérieur de l'enceinte soumis aux radiations, et le côté 20 froid 2F, c'est à dire à l'extérieur de la cellule. La chemise 3 se présente sous la forme d'un cylindre de préférence en acier inoxydable résistant à la corrosion et comportant à l'une de ses extrémités une bride 4 venant en appui sur la face 2F de la paroi. Cette bride comporte, sur sa face latérale parallèle et contiguë à la paroi, une rainure de positionnement d'un joint de type O-ring 5 assurant l'étanchéité entre la bride 4 et la paroi 2. Sur sa face latérale opposée, la bride comporte un épaulement 7 autorisant l'accostage d'un dispositif détrompeur nécessaire au positionnement angulaire du module de pénétration lors de sa mise en place dans la chemise de montage 3. L'autre extrémité de la chemise 3 est pourvue sur sa surface externe d'un filetage permettant sa fixation dans l'ouverture de la paroi 2 à l'aide d'un écrou 6. Ce filetage permet la fixation de la chemise de montage sur des parois d'épaisseur différente et pour le moins de permettre l'obtention d'une étanchéité parfaite en se libérant des différences de géométrie et des variations dues aux tolérances. La chemise de montage 3 comporte deux gorges 12a et 12b pratiquées sur la périphérie de sa face interne qui constituent un moyen de verrouillage, appelé premier moyen de verrouillage 12 dont le rôle sera décrit ci-après. Ces gorges 12a et 12 b pratiquées sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage présentent un profil défini par un plan vertical 12V, un plan horizontal 12H et un plan incliné 12I par rapport à l'axe horizontal de la chemise 3 comme il est visible sur la figure 3b. La figure 2 représente une vue en perspective d'une traversée de paroi 1 étanche comportant une chemise de montage 3 équipée d'un adaptateur ou module de pénétration 8. Cet assemblage est aussi visible sur la figure 3 à l'exception des contacts électriques 9 qui assurent la transmission des signaux de commande et de puissance pour l'alimentation des matériels opérant en cellule chaude. Seuls les contacts du côté " froid" sont visibles sur la figure 2 mais il est évident que des contacts similaires (mâle ou femelle) débouchent sur le côté " chaud". Ces contacts sont enrobés dans une résine qui remplit tout l'espace interne du module de pénétration 8 assurant ainsi le confinement de la cellule. Il faut noter que dans cet exemple non limitatif le module 8 est équipé de contacts électriques agissant en tant que prolongateur de connecteurs de type ULC mais il est évident que ce module de pénétration peut être équipé de canalisations assurant l'alimentation des matériels en fluides. De même le module peut être mixte et recevoir des contacts électriques et des conduits fluidiques. Comme il est visible sur la figure 3 le module de pénétration 8 se compose d'un boîtier cylindrique 10 métallique pourvu de moyens d'étanchéité 11 disposés à sa périphérie sur sa face externe. Ces moyens d'étanchéité sont constitués par des joints type O-ring positionnés dans des gorges usinées sur la face externe du boîtier 10. Comme il sera expliqué ci-après ces moyens 11 assurent l'étanchéité entre les côté " froid " et " chaud " lors du déplacement en translation du module 8 dans la chemise de montage 3 cylindrique. Le module comporte de même, à sa périphérie sur sa face externe, des moyens 13, 14 permettant son verrouillage à l'intérieur de la chemise de montage. Le moyen 13 se compose d'une gorge dans laquelle est inséré un anneau fendu 15 à haut coefficient d'élasticité et est appelé pour la suite de la description un second moyen de verrouillage 13 dont le rôle de complémentarité avec le premier moyen 12 sera expliqué ci-après. De manière préférentielle cet anneau 15 est en acier inoxydable et présente une section de forme rectangulaire. Il est bien évident que cette section peut être de toute autre forme géométrique. Le moyen 14 constitue un troisième moyen de verrouillage et se présente sous la forme d'un écrou et d'un contre écrou 14 vissés sur un filetage extérieur pratiqué sur la partie terminale côté froid du boîtier 10. Ces écrous 14 assurent, en combinaison avec le premier moyen 12 et le second moyen 13 le maintien du module 8 dans la position d'étanchéité de la traversée 1 lors du fonctionnement des matériels situés dans la cellule. On notera que les écrous 14 sont en butée sur l'épaulement 7 de la bride 4 et maintiennent le dispositif détrompeur 16 nécessaire au positionnement angulaire du module de pénétration lors de sa mise en place dans la chemise de montage 3. Le dispositif détrompeur 16 se présente sous la forme d'un anneau indexé dont le démontage est nécessaire avant tout déplacement en translation du module de pénétration 8. Le boîtier (10) comporte en outre, à chacune de ses extrémités, des moyens permettant aux connecteurs situés à l'extérieur de la cellule et à ceux situés à l'intérieur de la cellule d'être raccordés et d'assurer ainsi la continuité électrique entre les appareils et les sources de puissance ou de signal. Ces moyens sont constitués soit par des filetages pratiqués sur la face intérieure du boîtier, soit par des verrous de type push-pull tels que ceux utilisés dans les connecteurs de type ULC. Les figures 4a à 4c montrent les principales phases du procédé de remplacement d'un module de pénétration à remplacer 8-1 par un module neuf 8-2 à l'intérieur d'une traversée de paroi étanche 1 sans perte de l'étanchéité de ladite traversée de paroi. Le procédé développé par la présente invention consiste, comme on le voit sur la figure 4a, à dévisser les écrous 14 du module 8-1, à supprimer l'anneau du dispositif détrompeur 16 de façon à libérer le module de pénétration 8-1 afin qu'il puisse être entraîné en translation dans une direction unique, selon la flèche F1, s'étendant du côté froid 2F au côté chaud 2C de la cellule. Après démontage, un outil 17 est accosté à l'arrière du module 8-1 et lui fait subir une poussée selon F l jusqu'à un emplacement déterminé défini par la mise en butée de la collerette 18 de l'outil 17 sur l'épaulement 7 de la bride 4 de la chemise de montage. Cette poussée libère le second moyen de verrouillage 13 du premier moyen de verrouillage 12a tout en conservant l'étanchéité par les moyens 11 situés à l'arrière de module 8-1. La poussée exercée permet ainsi à l'anneau fendu 15 à haut coefficient d'élasticité de s'engager en friction sur le plan incliné 12I et de se rétracter dans la gorge qui le contient. On notera que l'outil 17 de pré-positionnement peut être manipulé par un dispositif robotisé s'adaptant sur la queue 19. La figure 4b montre le positionnement du module de remplacement 8-2. L'extrémité arrière du nouveau module 8-2 est équipée avant son introduction dans la chambre de montage 3 des écrou et contre-écrou 14 ainsi que de 1' anneau indexé du dispositif détrompeur 16. L'autre extrémité est introduite dans l'espace central de la chemise 3 et le module est poussé jusqu'à ce que le second moyen de verrouillage 13 du module 8-2 s'enclenche dans le premier moyen 12b de la chemise 3. Le nouveau module 8-2 est alors maintenu en place puisque l'anneau fendu 15 du moyen de verrouillage 13 s'est détendu dans la gorge 12b de la chemise 3. L'étanchéité est alors assurée par les joints 11 arrière du module 8- 1 et les joints 11 avant du module 8-2. La figure 4c montre l'action de poussée exercée simultanément par le module 8-2 sur le module 8-1 jusqu'à ce que ce dernier atteigne la position précédant la chute dans la cellule chaude où il sera pris en charge par un télémanipulateur qui en assurera sa mise en conteneur de protection avant son évacuation de la cellule. La poussée exercée selon la direction indiquée par la flèche F2 permet ainsi à l'anneau fendu 15 à haut coefficient d'élasticité du second dispositif de verrouillage 13 du module 8-2 de se libérer du premier moyen de verrouillage 12b en s'engageant en friction sur le plan incliné 12I de la gorge de la chemise de montage 3 et en se rétractant dans la gorge du module 8-2 qui le contient jusqu'à ce qu'il atteigne le premier moyen de verrouillage 12a. La détente de l'anneau 15, équipant le module 8-2, dans la gorge du premier dispositif de verrouillage 12a permet d'assurer le blocage en position du module 8-2 par l'action complémentaire de l'anneau fendu 15 et du plan vertical 12V de la gorge 12a. La figure 5 représente le positionnement et le blocage final du module 8-2 avant la chute de l'ancien module 8-1. Cette étape est achevée par la mise en oeuvre du troisième moyen de verrouillage 14 qui, en combinaison avec le second moyen 13 combiné au moyen 12, assure le maintien du module de pénétration dans la position d'étanchéité maximum. La figure 6 représente une insertion partielle d'un module de remplacement 8-2 dans l'hypothèse où une erreur de manipulation pourrait affecter l'opération de remplacement. En effet, afin d'assurer le maintien intégral de l'étanchéité de la traversée, il existe un besoin majeur de supprimer tout risque de retrait intempestif d'un module 8-2 lors de son introduction durant ou après l'opération de remplacement. Comme on peut le voir sur la figure 6 le second moyen de verrouillage du module 8-2 n'a pas atteint le premier moyen de verrouillage 12a de la chemise 3. Un mouvement de recul du module 8-2 s'effectue alors jusqu'au second moyen de verrouillage 12b où le recul du module 8-2 est arrêté par l'action d'expansion de l'anneau fendu 15 dans la gorge 12b. Plus précisément cette action de blocage complémentaire est effectuée par coopération de l'anneau et du plan vertical 12V de la gorge 12b. Les étapes décrites ci-dessus montrent que le plan vertical 12V 30 et le plan incliné 12I des gorges pratiquées sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage 3 n'autorisent le déplacement en translation des modules de pénétration 10 dans la chemise de montage que dans une direction unique parallèle à l'axe horizontal de la traversée étanche 1 s'étendant du côté froid au côté chaud de la cellule. De même, le plan vertical 12V de la gorge pratiquée sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage 3 côté froid de la cellule interdit tout retrait du module de pénétration 10 par le côté froid de la cellule. L'invention ne se limite pas aux caractéristiques des dispositifs décrits. Elle en englobe au contraire toutes les variantes . REVENDICATIONS 1 . Traversée de paroi étanche (1) comportant une chemise de montage (3) cylindrique fixée de manière étanche dans une 10 ouverture de la paroi (2), un module de pénétration (8) cylindrique comportant des moyens d'étanchéité (11) disposés à sa périphérie sur sa face externe, ledit module (8) pouvant se déplacer en translation dans la chemise de montage (3) cylindrique, des moyens permettant le verrouillage du module à l'intérieur de la chemise de 15 montage caractérisée en ce qu'elle comporte un premier moyen (12) de verrouillage constitué par au moins deux gorges (12a, 12b) pratiquées sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage (3) . 20 2 . Traversée de paroi étanche selon la revendication 1 caractérisée en ce que les gorges (12a, 12b) du premier moyen de verrouillage présentent un profil défini par un plan vertical (12V), un plan horizontal (12H) et un plan incliné (12I). 25 3. Traversée de paroi étanche selon la revendication 1 caractérisée en ce que le module de pénétration (8) comporte un boîtier (10), pourvu de moyens d'étanchéité (11), sur lequel est disposé, à sa périphérie sur sa face externe, un second moyen de verrouillage (13) constitué d'une gorge dans laquelle est inséré un 30 anneau fendu (15) à haut coefficient d'élasticité. 4. Traversée de paroi étanche selon la revendication 3 caractérisée en ce que l'anneau (15) est en acier inoxydable. 5. Traversée de paroi étanche selon la revendication 3 5 caractérisée en ce que l'anneau (15) présente une section de forme rectangulaire. 6. Traversée de paroi étanche selon les revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le plan vertical (12V) de l'une des gorges 10 (12a, 12b) du premier moyen de verrouillage (12) de la chemise de montage (3) coopère avec le second moyen de verrouillage (13) du module (8) qui lui est complémentaire. 7. Traversée de paroi étanche selon la revendication 6 15 caractérisée en ce que un troisième moyen de verrouillage (14), en combinaison avec le premier et le second moyen (12, 13), assure le maintien du module de pénétration (8) dans la position d'étanchéité. 8. Procédé permettant d'assurer le maintien intégral de 20 l'étanchéité d'une traversée de paroi étanche (1) comportant une chemise de montage (3) cylindrique fixée de manière étanche dans une ouverture de la paroi (2) lors de l'opération de remplacement d'un adaptateur se présentant sous la forme d'un module de pénétration cylindrique (8-1) à remplacer par un module neuf de 25 pénétration cylindrique (8-2), lesdits modules (8-1, 8-2) comportant des moyens d'étanchéité (11) disposés à la périphérie de leur face externe et des premier, second et troisième moyens de verrouillage (12, 13, 14) caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de démontage du troisième moyen de 30 verrouillage (14) et du détrompeur (16) du module àremplacer (8-1) afin de permettre sa translation dans la chemise de montage (3) ; - une étape de poussée du module (8-1) à l'aide d'un outil (17) selon une direction F 1 autorisant la libération du second moyen de verrouillage (13) grâce au plan incliné (12I) du premier moyen de verrouillage (12a) ; - la mise en place sur le nouveau module (8-2) du troisième moyen de verrouillage (14) et du détrompeur (16), son positionnement dans la chemise de montage (3) et le déplacement simultané selon la direction F2 des modules de pénétration (8-1, 8-2) ; - le blocage en position du module de remplacement (8-2) par l'action complémentaire de l'anneau fendu (15) du second moyen de verrouillage (13) et du plan vertical (12V) de la gorge du premier moyen de verrouillage (12a) ; - le blocage final du module de remplacement (8-2) par le troisième moyen de verrouillage (14). 9. Procédé permettant d'assurer le maintien intégral de l'étanchéité d'une traversée de paroi étanche (1) selon la revendication 8 caractérisé en ce que le plan vertical (12V) et le plan incliné (12I) des gorges du premier moyen de verrouillage (12a, 12b) pratiquées sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage cylindrique (3) n'autorisent le déplacement en translation des modules de pénétration cylindriques (8-1, 8-2) dans la chemise de montage que dans une direction unique (F1, F2) s'étendant du côté froid au côté chaud de la cellule. 10. Procédé permettant d'assurer le maintien intégral de 30 l'étanchéité d'une traversée de paroi étanche (1) selon larevendication 8 caractérisé en ce que le plan vertical (12V) de la gorge du premier moyen de verrouillage (12b) pratiquée sur la périphérie de la face interne de la chemise de montage (3) côté froid de la cellule interdit tout retrait du module (8-1, 8-2) de pénétration par le côté froid de la cellule.