Brevet FR3105199A1 — publié le 20210625

L’invention concerne un palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge apte à être accroché à un moufle d’un pont polaire par une interface d’accrochage et présentant et un moyen d’accrochage de ladite charge est constitué par : une chape supérieure (20) présentant une partie discale (25) prolongée à sa partie supérieure par un moufle (5) une chape inférieure (30) présentant une partie discale (35) prolongée à sa partie inférieure par la charge un plateau rotatif (50) formé par une couronne extérieure (51) présentant des dentures extérieures, coaxiale et coplanaire avec une couronne intérieure (52), la couronne intérieure (52) étant solidaire de l’une desdites chapes (20, 30) et la couronne extérieure (51) étant solidaire de l’autre desdites chapes (20, 30) un ensemble motorisé comprenant une batterie (48), un moteur électrique (41) et un motoréducteur (42) entraînant un engrenage (43) coopérant avec ladite couronne extérieure (51) dentée, ledit ensemble motorisé (40) étant fixé sur ladite chape supérieure (20). : Palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge Domaine de l’invention La présente invention concerne le levage de charges, notamment utilisée dans les Bâtiments réacteurs des centres nucléaires à production d’électricité. L’invention porte en particulier sur un équipement de levage de CMU [Charge Maximale Utile] de 80 tonnes. L’invention fait partie intégrante d’une chaine de levage très sensible (sa rupture mécanique peut entrainer la chute d’une charge lourde sur le réacteur et ainsi disséminer des matières radioactives). L’invention est notamment utilisée dans le contexte de l’ouverture/ fermeture de la cuve (la cuve est ouverte/fermée annuellement pour le rechargement du combustible). L’invention intervient sur le « chemin critique » du rechargement du réacteur (un disfonctionnement de l’invention a des répercussions économiques fortes). L’invention s’inscrit dans un contexte d’amélioration de la sécurité des intervenants. État de la technique On connait dans l’état de la technique le brevet français FR2968118A1 de la demanderesse, décrivant un procédé Le déplacement et de mise en position d’un couvercle sur une cuve avec les étapes suivantes : - accrocher le palonnier du pont roulant de la salle des machines muni de deux estropes de 10 tonnes, - accrocher le couvercle par les oreilles de levage à l'aide de manilles, - lever le chapeau, - déposer le chapeau sur un véhicule avec lequel il sera transporté vers la cuve à obturer, - transporter le couvercle vers la cuve à obturer, - placer les colonnes de guidage sur la bride de la cuve, - soulever le couvercle et le positionner à côté de la cuve, - enlever les pieds et fixer deux cordes, une de chaque côté de la traverse de guidage, pour faciliter la manoeuvre du couvercle, - amener le couvercle au-dessus de la cuve, - approcher les tubes de guidage de la traverse des colonnes de guidage à l'aide des deux cordes, - centrer le système de guidage par rapport aux colonnes, - contrôler l'horizontalité du couvercle et son orientation, notamment au sujet de l'orientation des moyens d'accès, - descendre le couvercle jusqu'à ce que les pieds réglables reposent sur la bride Cl de la cuve C tout en contrôlant le poids d'appui à l'aide d'un peson. On connaît aussi le brevet allemand DE2709071 décrivant un dispositif de levage pour un couvercle horizontal de cuves de réacteur nucléaire avec une barre transversale dotée d'un point d'application sensiblement central pour un moufle. Le brevet FR2649966 décrit un autre exemple connu de dispositif motorisé de rotation de charge, autoalimenté en énergie, pour appareils de levage à câble. Le dispositif comprend un corps de moufle à plusieurs brins et à plusieurs poulies sur lesquelles passe un câble de levage formant un mouflage, une suspente montée tournante autour d'un axe vertical et recevant un moufle, et une motorisation électrique pour l'entraînement en rotation de la suspente. La poulie, sur laquelle passe le câble mouflé, sert à l'entraînement d'un générateur électrique qui charge des accumulateurs, ces derniers fournissant l'énergie nécessaire à la motorisation. Inconvénients de l’art antérieur Les solutions de l’art antérieur nécessitent l’intervention humaine assurant le retrait, le déplacement ou la mise en place de la charge, avec des manipulations délicates pour assurer l’accrochage de la charge, son orientation angulaire précise lors de son rapprochement de la cuve et son positionnement sur la cuve. Les solutions de l’art antérieur n’assurent pas une pleine sécurité des opérateurs. Solution apportée par l’invention Afin de remédier aux inconvénients de l’art antérieur, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un palonnier rotatif de manutention motorisé pour le déplacement d’une charge apte à être accroché à un moufle d’un pont polaire par une interface d’accrochage et présentant et un moyen d’accrochage d’un de cuve, caractérisé en ce qu’il est constitué par : une chape supérieure présentant une partie discale prolongée à sa partie supérieure par un moufle une chape inférieure présentant une partie discale prolongée à sa partie inférieure par un moufle un plateau rotatif formé par une couronne extérieure présentant des dentures extérieures, coaxiale et coplanaire avec une couronne intérieure, la couronne intérieure étant solidaire de l’une desdites chapes et la couronne extérieure étant solidaire de l’autre desdites chapes un ensemble motorisé (45) comprenant une batterie, un moteur électrique et un motoréducteur entraînant un engrenage coopérant avec ladite couronne extérieure dentée, ledit ensemble motorisé étant fixé sur ladite chape supérieure. De préférence, ladite couronne intérieure présente une nervure coopérant par un glissement rotatif avec une cannelure complémentaire formée à la surface tubulaire intérieure de ladite couronne extérieure. Selon un mode de réalisation particulier, ladite nervure de la couronne intérieure présente des logements pour recevoir des billes ou des barillets. Selon un mode de réalisation préféré, le palonnier selon l’invention comporte en outre des étriers de sécurité présentant une patte inférieure et une patte supérieure reliées par un corps, pour venir enserrer la partie discale de la chape supérieure et la partie discale de la chape inférieure. De préférence, le palonnier comporte en outre une interface de liaison avec la charge formé d'un étrier prolongé par des pattes d’accrochage, et d’une clavette transversale pour verrouiller lesdites pattes d’accrochage avec ladite interface de liaison. De préférence, la vitesse de rotation dudit plateau rotatif est comprise entre 2 et 8 tours par minutes. Avantageusement, le palonnier selon l’invention comporte en outre trois pieds escamotables (70) fixés sur la partie supérieure du système de levage Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation de l’invention La présente invention sera mieux comprise à lecture de la description d’un exemple non limitatif de réalisation qui suit, illustrée par les dessins annexés où : La représente une vue en perspective d’une cuve en situation, munie de son couvercle accroché à un palonnier selon l’invention, La représente une vue en perspective d’un palonnier selon l’invention, La représente une vue en coupe partielle d’une plate La représente la chape supérieure fixée sur ladite plate-forme rotative selon l’invention La un représente une vue en perspective du palonnier selon l’invention avec ses étriers La représentent une vue du palonnier fixé sur le couvercle La représente une vue en détail du système de guidage La représente une vue d’une variante de l’invention La représente une vue en coupe d’une broche motorisée La représente une vue en détail d’un pied escamotable. Description du contexte d’utilisation de l’invention L’invention concerne le domaine de la maintenance d’un réacteur nucléaire et plus particulièrement de l’ouverture et de la fermeture de la cuve (10). La cuve est le composant qui contient le cœur du réacteur (les assemblages combustibles). Elle fait partie du circuit primaire principal qui constitue la deuxième barrière de confinement des matières radioactives. Le maintien de son intégrité est donc un objectif essentiel, d’autant plus que la possibilité de sa rupture n’est pas prise en compte à la conception et que son remplacement est difficilement imaginable. Il s’agit typiquement d’une sorte de réservoir cylindrique de 10 m de haut et de 4 m de diamètre, fermé par un couvercle boulonné. L’eau primaire y pénètre à environ 285 °C par trois (cuves 900) ou quatre (cuves 1300 et 1450) tubulures dites « froides », s’échauffe en passant dans le cœur et ressort à environ 325 °C par autant de tubulures « chaudes ». La pression en fonctionnement normal est de 155 bars (pression de calcul : 172 bars). Les parois (200 mm d’épaisseur environ) sont en acier ferritique faiblement allié. Elles sont revêtues d’acier austénitique (8 mm d’épaisseur) pour éviter le contact direct entre l’acide borique présent dans le fluide primaire et l’acier ferritique qui est sensible à la corrosion par le bore. La cuve (1) de plusieurs centaines de tonnes est suspendue dans le puits (2) de cuve (structure cylindrique en béton) en reposant sur ses tubulures. Le plan de joint entre la cuve et son couvercle coïncide avec une ouverture aménagée dans le fond de la piscine réacteur, ce qui permet d’extraire et manipuler les assemblages combustibles sous eau comme sur la . Le corps de la cuve (1) est formé par l’assemblage de pièces forgées et soudées entre elles dont, en partie supérieure, une bride sur laquelle vient se poser le couvercle (3). En face intérieure, cette bride comporte un ressaut soutenant les équipements internes qui sont donc « suspendus ». Le fond est percé de trous munis de tubes en alliage de nickel (les pénétrations de fond de cuve) qui permettent le passage. La cuve est placée sous un pont polaire permettant le levage et le transfert de charges lourdes. Il est constitué typiquement : d'une structure horizontale en acier (le « pont » ou quadrilatère) se déplaçant sur une voie de roulement non pas rectiligne mais circulaire. Il peut être équipé de deux sommiers ou suspendu d'un côté à un pivot au centre de la voie de roulement de treuils ou palonniers suspendus ou posés ; ils permettent d'enrouler le ou les câbles ou la chaine de levage. Chaque axe de déplacement peut être manuel ou motorisé électriquement. À l'extrémité du câble, est monté le moufle, soit directement soit par l'intermédiaire d'un moufle équipée de poulies. Les axes de déplacement principaux sont : la translation : axe des voies de roulement (plus grande distance) correspondant à un mouvement d'ensemble du pont ; la direction : axe transversal ; généré par un déplacement du chariot ; le levage : axe vertical ; levage ou descente de la charge dû à un mouvement du treuil et donc des câbles. Le palonnier est directement accroché au moufle du pont polaire. Présentation générale de l’invention L’invention est un équipement de manutention, dont la représente une vue générale d’une variante de réalisation, dont les fonctions sont les suivantes : - Interface (60) avec le moufle du pont roulant du bâtiment réacteur - Interface (51) avec une charge de 80 tonnes maximum, - Accrochage de la charge avec un moyen motorisé commandé à distance décrit par la , - Mise en position angulaire de la charge par rapport au pont roulant, suivant l’axe vertical (avec une précision angulaire d’environ 0.5°) motorisée et commandée à distance, L’invention porte sur un équipement conçu pour assurer le respect réglementaire du référentiel EDF pour la conception et la construction de l’invention [« Haute Sécurité niveau 1 » (HS1), tel que défini dans le CST 60C007.04]. Description détaillée du palonnier motorisé La représente une vue détaillée du palonnier motorisé selon invention. Il est constitué d’une chape supérieure (20) et d’une chape inférieure (30). La chape supérieure (20) est constituée par une platine discale (25) prolongée à sa partie supérieure par un moufle (5) formé par un bloc parallélépipède traversée par un alésage (22). La chape inférieure (30) est constituée par une platine discale (35) prolongée par deux moufles (31, 32) pouvant recevoir le moufle complémentaire d’une platine de maintien d’un couvercle (2), le verrouillage étant assuré par un vérin (33). Un ensemble motorisé (40) formé par un moteur (41) et un moto-réducteur (42) entraînant une roue dentée (43) est fixée sur la partie discale (25) de la chape supérieure (20) par un sous-châssis (44) boulonné sur la platine discale (25). Une batterie (48) alimente le moteur (41), par l’intermédiaire d’un boîtier de télécommande selon la . Un plateau rotatif représenté par la (50) est interposé entre les chapes supérieure (20) et inférieure (30). Il est constitué par une couronne dentée (51) extérieure entraîné par la roue dentée (43) du bloc motorisé (40). Des étriers (61 à 63) présentant une patte supérieure boulonnée sur la platine discale (25) de la chape supérieure (20), une patte inférieure boulonnée sur la platine discale (35) de la chape inférieure (30) et une partie de liaison des deux pattes viennent renforcer l’assemblage pour résister aux efforts longitudinaux. La représente une vue plus détaillée du plateau rotatif (50). Une couronne intérieure (52) est disposée à l’intérieure de la couronne extérieure (51), de manière coaxiale et coplanaire. Elle présente une nervure périphérique (54) avec une section triangulaire, venant se loger dans une cannelure complémentaire (55) prévue dans la face intérieure de la couronne extérieure (51). Les flancs inclinés de la nervure annulaire (53) présentent des logements pour recevoir des billes (54) facilitant le glissement relatif des deux couronnes (51, 52). Les figures 6, 7, 8, 9 et 10 représentent des vues schématiques du couvercle accroché au palonnier selon l’invention à différents stades de la remise en place du couvercle sur la cuve. Description détaillée de la variante illustrée par la et suivantes La représente une variante de réalisation, constituée comme la variante précédente, de trois sous-ensembles : - La partie supérieure (20) accrochée au moufle du pont polaire. - La partie inférieure (40) accrochée au tripode. - la platine (30) comprenant des pieds escamotables utilisés aussi comme sécurité en cas de défaillance de la couronne d'orientation. La structure de la partie supérieure, fixée au moufle (5) d’un pont polaire, est constituée de deux chapes discale (25, 35) de fortes épaisseurs en acier S355 soudées à une plaque également de forte épaisseur en acier S355, de manière à ce que les soudures ne travaillent pas lorsque le système de levage est sous charge. Le système d'insertion (21) de la broche (60) sera fixé vissé sur une des chapes (25). Cela permet d'insérer la broche dans l'alésage du moufle, à distance (en option) ou manuellement. La broche en acier C45 a un diamètre de 249.5 mm. La rotation (+360° / -360°) du système de levage se fera grâce à une couronne d'orientation motorisée à l'aide d'un motoréducteur et d'un pignon. Sur la plaque épaisse seront aussi fixés les batteries, ainsi que l'armoire électrique. La broche (60) est motorisée selon cette variante. Elle comporte à cet effet une vis à bille (82) entraînée par un vérin à vis (81) commandant l’engagement ou le retrait de la broche (60) par rapport aux chapes (21, 22) comme représenté en . La partie inférieure (40), fixée au tripode, est conçue de la même façon que la partie supérieure. La plaque épaisse (35) sera fixée vissée sur la couronne extérieure de la couronne d'orientation, ce qui permettra la rotation du système de levage. Le système d'insertion est sur le même principe que celui du sous-ensemble supérieur, excepté la broche qui a un diamètre de 210mm. Selon cette variante, le palonnier selon l’invention comprend trois pieds escamotables (71) fixés sur la partie supérieure (20) du système de levage. Ces pieds (71) sont conçus afin de faire office de sécurité en cas de défaillance ou rupture de la couronne d'orientation. La forme en « C » permet de retenir la partie inférieure et donc, éviter la chute de l'ensemble tripode + MSDG. Les pieds (71) sont pliés ou dépliés afin de réduire l'encombrement lors de l'accroche du système de levage au tripode. Cette opération est faite par un opérateur sans l'aide d'outil. Des vérins à gaz (76) permettent de faciliter l'opération de pliage ou dépliage. Le maintien en position des pieds est fait par des broches à billes. Une fois dépliés, les pieds permettent un stockage au sol du système de levage. Une plaque en caoutchouc sera fixée sous les pieds afin de ne pas marquer le sol lors de la pose du système. Sur un des pieds sera monté des contrepoids (77) afin de ne pas avoir de basculement lors de la prise à vide du système de levage. Principales fonctionnalités Le palonnier selon l’invention permet à l’utilisateur de contrôler à distance l'orientation angulaire (axe vertical) de la charge. Afin de positionner facilement la machine de serrage et de desserrage des goujons dans la structure de guidage, la couronne (51) d'orientation motorisée grâce à un motoréducteur équipé d'un pignon conforme à l’invention est installée dans le système de levage. L'opérateur pourra placer la machine de serrage et de desserrage des goujons dans son guidage à distance, à l'aide de caméras (déjà existante). La rotation du système de levage sera contrôlée à distance par une radiocommande. En cas de défaillance de la couronne d'orientation, la rotation de l'ensemble tripode + machine de serrage et de desserrage des goujons devra être faite manuellement comme actuellement. Une chaîne porte-câbles sera installée sur l'outillage afin de protéger les câbles d'alimentation du vérin à vis de la partie inférieure. L'utilisateur doit par ailleurs pouvoir lier/désolidariser le moufle du pont polaire du système, à distance. La liaison entre le moufle (5) du pont polaire et le système de levage est assurée grâce à : Un vérin à vis actionné manuellement (manivelle) ou électriquement (moteur, optionnel). Si le vérin est équipé d'un moteur, un embout sera installé sur le vérin afin de pouvoir l'actionner manuellement à l'aide d'un outil en cas de défaillance. Une broche en acier C45 Des capteurs de fin de course afin de s'assurer que la broche est bien insérée dans l'alésage du moufle, ou complétement retirée. Le vérin à vis sera équipé de cartouche de graissage automatique et protégé dans un carter de protection. L'utilisateur doit encore pouvoir lier/désolidariser le tripode du système, à distance. La liaison entre le tripode et le système de levage est assurée grâce à : Un vérin à vis actionné électriquement. Un embout sera installé sur le vérin afin de pouvoir l'actionner manuellement à l'aide d'un outil en cas de défaillance Une broche en acier C45 (33) Des capteurs de fin de course afin de s'assurer que la broche est bien insérée dans l'alésage du tripode ou complétement retirée. Le vérin à vis sera équipé de cartouche de graissage automatique et protégé dans un carter de protection. Une installation d'avaloirs sur le tripode sera nécessaire afin d'assurer un guidage et une insertion aisée de la broche dans l'alésage. – Palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge apte à être accroché à un moufle d’un pont polaire par une interface d’accrochage et présentant et un moyen d’accrochage de ladite charge, caractérisé en ce qu’il est constitué par : une chape supérieure (20) présentant une partie discale (25) prolongée à sa partie supérieure par un moufle (5) une chape inférieure (30) présentant une partie discale (35) prolongée à sa partie inférieure par la charge un plateau rotatif (50) formé par une couronne extérieure (51) présentant des dentures extérieures, coaxiale et coplanaire avec une couronne intérieure (52), la couronne intérieure (52) étant solidaire de l’une desdites chapes (20, 30) et la couronne extérieure (51) étant solidaire de l’autre desdites chapes (20, 30) un ensemble motorisé comprenant une batterie (48), un moteur électrique (41) et un motoréducteur (42) entraînant un engrenage (43) coopérant avec ladite couronne extérieure (51) dentée, ledit ensemble motorisé (40) étant fixé sur ladite chape supérieure (20). - Palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite couronne intérieure (52) présente une nervure (53) coopérant par un glissement rotatif avec une cannelure (55) complémentaire formée à la surface tubulaire intérieure de ladite couronne extérieure (51). - Palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite nervure (53) de la couronne intérieure (52) présente des logements pour recevoir des billes (54). - Palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte en outre des étriers de sécurité présentant une patte inférieure et une patte supérieure reliées par un corps, pour venir enserrer la partie discale de la chape supérieure et la partie discale de la chape inférieure. - Palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte en outre une interface de liaison avec la charge formé d’un étrier prolongé par des pattes d’accrochage, et d’une clavette transversale pour verrouiller lesdites pattes d’accrochage avec ladite interface de liaison. - Palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge selon la revendication 1 caractérisé en ce que la vitesse de rotation dudit plateau rotatif est comprise entre 2 et 8 tours par minutes. - Palonnier rotatif motorisé pour le déplacement d’une charge selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte en outre trois pieds escamotables (71) fixés sur la partie supérieure (20) du système de levage.