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"Bouchon pour tube et procédé de bouchage de tubes"
La présente invention est relative à l'assemblage de plusieurs éléments, et plus particulièrement à un bouchon pour tube et à procédé de bouchage d'un tube d'échangeur de chaleur d'un générateur de vapeur nucléaire.
Dans les échangeurs de chaleur du type tubulaire, un premier liquide circule dans les tubes de l'échangeur de chaleur, tandis qu'un second liquide entoure l'extérieur de ces tubes, de sorte qu'un échange de chaleur se développe entre les deux liquides. Occasionnellement, l'un de ces tubes peut devenir défectueux de sorte qu'une fuite est ou bien menaçante ou bien se produit, en permettant un mélange des deux liquides. Lorsque ceci se passe, il est parfois nécessaire d'obturer le tube afin que le liquide ne circule pas à travers celui-ci, en empêchant ainsi une fuite depuis ce tube.
Dans les centrales nucléaires, les échangeurs de chaleur du type tubulaire sont couramment désignés par générateurs de vapeur. Lorsqu'un défaut se produit dans les tubes d'un générateur de vapeur nucléaire, en permettant au liquide primaire se trouvant dans les tubes de se mélanger avec le liquide secondaire se trouvant à l'extérieur des tubes, un problème plus particulier se présente. Non seulement cette situation suppose un échangeur de chaleur inefficace mais en outre soulève un problème de contamination radioactive. Comme le liquide circulant dans les tubes d'un générateur de vapeur nucléaire est radioactif, il est important qu'il
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ne puisse pas fuir depuis les tubes et souiller éventuellement le liquide entourant ces tubes et l'installation avec laquelle ce liquide entre en contact.
Par conséquent, lorsqu'une possibilité de fuite se présente dans un tube d'échange de chaleur d'un générateur de vapeur nucléaire, le tube d'échange de chaleur est bouché de manière que le liquide primaire ne puisse plus circuler à travers ce tube.
Il existe plusieurs types de bouchons mécaniques pouvant être utilisés pour obstruer des tubes d'échange de chaleur. Un dispositif de ce genre, utilisé pour boucher des types d'échange de chaleur dans des générateurs de vapeur nucléaires, est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4.982. 763 délivré le 8 janvier 1991 à Klahn, intitulé"Plug Retainer". Le dispositif de retenue de bouchon, destiné à retenir un bouchon de tube, comprend une cuvette de verrouillage présentant un passage la traversant, et une partie inférieure, filetée extérieurement, destinée à se monter par vissage dans l'extrémité taraudée ouverte du bouchon de tube, et une vis à tête cubique comportant une tige filetée pouvant être montée par vissage dans le mandrin taraudé du bouchon de tube.
La cuvette de verrouillage est sertie par-dessus la vis à tête cubique en utilisant les cannelures existant sur la tête de cette vis à tête cubique. Toutefois, l'utilisation de la cuvette de verrouillage nécessite les phases supplémentaires de vissage de la cuvette de verrouillage dans l'extrémité taraudée ouverte du bouchon pour tube, et de sertissage de cette cuvette de verrouillage dans les cannelures de la vis à tête cubique.
Un autre type de bouchon mécanique est décrit dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique en suspens n de série 07/439.118, déposée le 20 novembre 1989 par Haberman et col., et cédée à la cessionnaire de la présente invention. Le bouchon pour
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tube, destiné à obturer un cube en vue d'empêcher une circulation à travers celui-ci, comprend une enveloppe, un élément d'expansion, et un élément d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité de la chambre délimitée par l'enveloppe. En vue de bloquer ou de fixer cet élément d'étanchéité sur cette enveloppe pour empêcher leur séparation, l'élément d'étanchéité et l'enveloppe sont soudés ensemble.
L'installation de cet élément d'étanchéité dans l'enveloppe assure l'obturation étanche de l'extrémité ouverte de cette enveloppe en vue d'empê- cher un réfrigérant de pénétrer dans la chambre de l'enveloppe et d'exercer une pression sur la paroi du bouchon, et il occupe un espace intérieur à la chambre de l'enveloppe pour réduire la possibilité de contraintes résiduaires à l'intérieur de la paroi du bouchon. Bien que le bouchon pour tube obture des tubes d'une manière satisfaisante, le soudage de l'élément d'étanchéité et de l'enveloppe exige les phases supplémentaires de soudage et d'inspection de la soudure durant l'installation du bouchon de tube à l'intérieur d'un tube.
En outre, si l'enveloppe du bouchon de tube a été creusée sur une certaine distance dans le tube, l'élément d'étanchéité ne peut pas être soudé à l'enveloppe, et par conséquent cet élément d'étanchéité et cette enveloppe ne peuvent pas être verrouillés ou fixés l'un à l'autre par soudage.
Un autre type de bouchon mécanique est décrit dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Améri- que en suspens n de série 07/699.406, déposée en même temps que la présente par Schnyder et col., intulée"Tube
Plug and Method for Plugging a Tube", et cédée à la cessionnaire de la présente invention. Le bouchon de tube destiné à obturer un tube en vue d'empêcher une circulation à travers ce tube comprend une enveloppe, un élément d'expansion, un dispositif formant boulon pour obturer la chambre formée par l'enveloppe, et des moyens de blocage ou de verrouillage destinés à assembler
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l'enveloppe, le dispositif formant boulon et les moyens de blocage. Le dispositif formant boulon réduit la possibilité de contraintes résiduaires à l'intérieur de la paroi du bouchon.
Toutefois, l'utilisation des moyens de blocage exige les phases supplémentaires de vissage de ces moyens de blocage dans l'enveloppe, et de sertissage des moyens de blocage dans le dispositif formant boulon.
Le but principal de la présente invention est de prévoir un bouchon pour tube et un procédé d'installation d'un tel bouchon qui verrouille ou fixe automatiquement ensemble les divers éléments formant le bouchon pour tube, et ce par l'installation du dispositif formant boulon dans l'enveloppe du bouchon pour tube.
Avec ce but en vue, la présente invention concerne un bouchon pour tube, destiné à obturer un tube, ce bouchon comprenant une enveloppe présentant une extrémité fermée, une extrémité ouverte et une'paroi extérieure, délimitant une chambre à l'intérieur de cette enveloppe et comportant un pas de vis intérieur prévu au voisinage de l'extrémité ouverte susdite, ce bouchon étant caractérisé par un dispositif formant boulon mis en place dans l'extrémité ouverte susdite de l'enveloppe ; au moins l'un des éléments formés par cette enveloppe et ce dispositif formant boulon comportant une cavité qui fait face à l'autre de ces éléments constitués par l'enveloppe et le dispositif formant boulon ;
et un dispositif de verrouillage interagissant avec l'enveloppe et le dispositif formant boulon et comportant une partie formant patte déformable, cette partie formant patte comportant un dégagement prévu entre une extrémité de cette partie formant patte et le reste du dispositif de verrouillage de sorte que, lorsque le dispositif formant boulon est installé dans l'enveloppe précitée, des moyens prévus sur l'un des éléments formés par cette enveloppe et ce dispositif formant boulon forcent une première surface de ce dégagement à se recourber vers une seconde
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surface de ce même dégagement,
la partie formant patte précitée étant déformable plastiquement pour diminuer le dégagement susdit par déplacement de cette partie formant patte vers et dans la cavité précitée en vue de l'assemblage de cette enveloppe, de ce dispositif formant boulon et de ce dispositif de verrouillage.
Un procédé d'obturation de l'ouverture existant dans un élément solide, tel qu'un tube, comprend les phases d'installation de l'enveloppe dans l'ouverture ou le tube et de déformation plastique de la partie formant patte du dispositif de verrouillage dans une cavité par flexion de la première surface du dégagement de la partie formant patte vers la seconde surface de ce dégagement, lorsque le dispositif formant boulon est mis en place dans l'enveloppe du bouchon de tube afin d'assurer l'assemblage de cette enveloppe, du dispositif formant boulon et du dispositif-de verrouillage, pour empêcher une circulation de fluide à travers l'ouverture précitée de l'élément solide ou à travers le tube.
L'invention sera encore décrite plus complètement ci-après avec référence aux dessins non limitatifs annexés.
La figure 1 est une illustration schématique d'un générateur de vapeur, en coupe verticale partielle, des parties ayant été supprimées pour la clarté, cette vue montrant également deux tubes d'un générateur de vapeur, l'un de ces tubes comportant des bouchons disposés dans ses extrémités ouvertes.
La Figure 2 est une vue développée et en coupe verticale partielle d'un bouchon de tube suivant une forme de réalisation de l'invention.
La Figure 3 est une vue en perspective de la cuvette de verrouillage de la Figure 2, cette cuvette comportant une partie formant patte crenelée.
La Figure 4 est une vue en coupe verticale partielle du bouchon de tube de la Figure 2, avec un
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dispositif formant boulon partiellement installé dans une enveloppe de ce bouchon, cette vue illustrant le déplacement de la cuvette de verrouillage de la Figure 3 le long du dispositif formant boulon.
La Figure 5 est une vue en coupe verticale partielle du bouchon de tube illustré par les Figures 2 à 4, cette vue montrant le dispositif formant boulon et la cuvette de verrouillage de la Figure 3 à l'état complètement installé à l'intérieur de l'enveloppe du bouchon de tube.
La Figure 6 est une vue isométrique d'une variante de réalisation de la cuvette de verrouillage, pouvant être employée dans le cas de la forme de réalisation de la Figure 8, cette cuvette comportant une partie formant patte crénelée et une ou plusieurs ouvertures destinées à recevoir des broches.
La Figure 7 est une vue isométrique d'une broche pouvant être utilisée avec la cuvette de verrouillage de la Figure 6.
La Figure 8 est une vue en coupe verticale partielle d'une variante de réalisation du bouchon de tube, des parties communes aux Figures précédentes ayant été supprimées pour la clarté, cette vue présentant le dispositif formant boulon et le cuvette de verrouillage suivant la Figure 6 à l'état partiellement installé à l'intérieur de l'enveloppe du bouchon de tube.
La Figure 9 est une vue en coupe verticale partielle du bouchon de tube illustré par la Figure 8, le dispositif formant boulon et la cuvette de verrouillage de la Figure 6 étant dans un état complètement installé à l'intérieur de l'enveloppe du bouchon de tube.
La Figure 10 est une vue isométrique d'une autre variante de réalisation encore du dispositif de verrouillage pouvant être employé avec la forme de réalisation de la Figure 12, cette cuvette comportant une
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partie formant patte crénelée et une ou plusieurs ouvertures destinées à recevoir des broches.
La Figure 11 est une vue isométrique d'une broche pouvant être utilisée avec la cuvette de verrouillage de la Figure 10.
La Figure 12 est une vue en coupe verticale partielle d'une autre variante encore de réalisation du bouchon de tube, des parties communes aux Figures précédentes ayant été supprimées pour la clarté, le dispositif formant boulon et la cuvette de verrouillage de la Figure 10 se trouvant à l'état partiellement installé à l'intérieur de l'enveloppe de ce bouchon de tube.
La Figure 13 est une vue en coupe verticale partielle du bouchon de tube illustré par la Figure 12, le dispositif formant boulon et la cuvette de verrouillage de la Figure 10 se trouvant à l'état complètement installé à l'intérieur de l'enveloppe de ce bouchon de tube.
La Figure 14 est une vue en coupe verticale partielle d'une autre variante encore de réalisation du bouchon de tube, des parties communes aux Figures précédentes ayant été supprimées pour la clarté, le dispositif formant boulon étant constitué d'une pièce avec le dispositif de verrouillage et se trouvant à l'état partiellement installé à l'intérieur de l'enveloppe du bouchon de tube.
La Figure 15 est une vue en coupe verticale partielle du bouchon de tube illustré par la Figure 14, le dispositif formant boulon se trouvant dans un état complètement installé à l'intérieur de l'enveloppe de ce bouchon de tube.
La Figure 16 est une vue en coupe prise suivant la ligne XVI-XVI de la Figure 14.
L'invention que l'on va décrire concerne un dispositif de fixation, destiné à assembler plusieurs
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éléments, tels que les divers éléments qui forment un bouchon pour tube, et un procédé d'obturation d'une ouverture existant dans un élément solide, qui peut être un tube, par exemple un tube d'un générateur de vapeur nucléaire, ce procédé pouvant assembler automatiquement les divers éléments constituant le bouchon pour tube, durant l'installation de ce bouchon dans le tube en vue d'empêcher la circulation d'un liquide à travers ce tube.
Si on se reporte à la Figure 1, un générateur de vapeur 10 y est schématiquement illustré comme comportant intérieurement plusieurs tubes 20 (seuls deux tubes sont illustrés). L'un de ces tubes 20, par exemple un tube 22 comportant une paroi intérieure 24, peut s'être dégradé après un service prolongé, du fait de vibrations ou d'une fissuration due à la corrosion sous contrainte par l'eau primaire.
Le tube 22 peut présenter une fissure permettant le mélange du liquide primaire radioactif se trouvant dans le tube 22, avec le liquide secondaire non radioactif se trouvant à l'extérieur de ce tube 22. Pour empêcher un tel mélange de ces liquides, le générateur de vapeur 10 est mis hors service d'une manière connue en pratique, et un bouchon de tube 40 est mis en place dans les deux extrémités ouvertes de ce tube 22, afin d'obturer ce tube dégradé. Après l'obturation du tube 22, le générateur 10 est remis en servide. Le bouchon de tube 40 empêche la circulation du liquide primaire à travers le tube 22. Toutefois, la fissuration due à la corrosion sous contrainte, qui a provoqué la dégradation du tube 22, peut également affecter le bouchon de tube 40 et provoquer ainsi une dégradation similaire de ce bouchon.
Si on se réfère à la Figure 2, un dispositif de fixation destiné à assembler plusieurs éléments est désigné d'une manière générale par 44. A titre d'exemple, le dispositif de fixation 44 assure l'assemblage de plusieurs éléments formant le bouchon pour tube
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40, tels qu'un premier élément ou enveloppe-52, un élément d'expansion 54, un second élément ou dispositif formant boulon 56, et un dispositif de verrouillage, tel que la cuvette de verrouillage 58.
Si on se réfère aux Figures 2 à 5, l'enveloppe 52 est un élément essentiellement cylindrique fabriqué en métal, par exemple en Inconel 600. Le métal Inconel est un alliage composé essentiellement de nickel, de chrome et de fer, ainsi que d'une trace de cobalt.
L'enveloppe 52 présente une surface intérieure conique 60 d'une paroi extérieure 62, cette surface présentant un plus grand diamètre à l'extrémité fermée 64 de l'enveloppe 52 et un plus petit diamètre à l'extrémité ouverte 66 de cette enveloppe 52, et comportant un passage 68 traversant au moins partiellement celle-ci. L'extrémité fermée 64, l'extrémité ouverte 66 et la paroi extérieure 62 délimitent une chambre 70 à l'intérieur de cette enveloppe 52. A l'intérieur de la chambre 70, se trouve l'élément d'expansion 54 qui peut comporter un passage cylindrique taraudé 72 le traversant, cet élément étant destiné à assurer l'expansion de la paroi extérieure 62 de l'enveloppe 52 pour qu'elle entre en contact d'étanchéité avec la paroi intérieure 24 du tube 22, en vue de l'obstruction de celui-ci.
La surface intérieure 60 est conformée de manière que l'élément d'expansion 54 soit capturé à l'intérieur de l'enveloppe 52 de sorte qu'un déplacement de l'élément d'expansion 54 par rapport à la surface intérieure 60 provoque une expansion de l'enveloppe 52 sans permettre à l'élément d'expansion 54 d'être retiré de l'enveloppe 52.
L'enveloppe 52 comporte une partie cylindrique filetée 74 formant jupe, près de l'extrémité ouverte 66, cette jupe ayant un diamètre plus grand que le plus petit diamètre de la surface intérieure 60 de la paroi extérieure 62 pour permettre à un appareil (non illustré), tel qu'un outil pour la manipulation de
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l'élément d'expansion 54, d'être amené à coopérer par vissage avec la partie formant jupe ou à être introduit à travers cette partie formant jupe filetée 74 vers la chambre 70. La jupe 74 comporte un pas de vis intérieur 75 destiné à coopérer par vissage avec la cuvette de verrouillage 58. La jupe 74 comporte également une cavité 76 prévue au voisinage et intérieurement à l'extrémité intérieure 77 du pas de vis intérieur 75 de la jupe 74 pour former un dégagement pour ce pas de vis intérieur 75.
L'enveloppe 52 présente en outre une épaisseur de paroi sensiblement uniforme dans sa partie qui est amenée à expansion grâce à l'élément d'expansion 54. Plusieurs plages extérieures 78 peuvent être formées d'une pièce sur la surface extérieure 79 de l'enveloppe 52 de manière telle que la hauteur de chaque plage 78 augmente depuis l'extrémité fermée 64 vers l'extrémité ouverte 66, tandis que les surfaces extérieures de toutes les plages 78 sont maintenues à peu près au même diamètre externe, et tandis que l'épaisseur de la paroi de l'enveloppe 52 reste pratiquement constante sur la totalité de la partie de l'enveloppe 52 où les plages 78 sont localisées. Celles-ci peuvent assurer une étanchéité renforcée entre l'enveloppe 52 et le tube 22.
L'enveloppe 52 est également construite de manière que la jupe 74 voisine de l'extrémité ouverte 66 comporte une section de paroi plus épaisse que le reste de l'enveloppe 52, pour assurer une stabilité lors de l'extraction du bouchon de tube 40. Avant la fin de la fabrication de l'enveloppe 52, l'élément d'expansion 54 est installé à travers l'extrémité ouverte 66 de l'enveloppe 52 et dans la chambre 70 de celle-ci. Ensuite, cette enveloppe 52 est soumise à une réduction de section de manière que l'élément d'expansion 54 soit emprisonné à l'intérieur de l'enveloppe 52.
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Si on se reporte toujours aux Figures 2 à 5, l'élément d'expansion 54 peut être fabriqué en métal trempable, tel qu'en Carpenter 455, et il peut être conformé de manière à présenter une extrémité menante 80 ayant un rayon mixte tangentiellement, ce qui réduit au minimum un"creusement"ou une poussée de métal en avant de cet élément d'expansion 54 lorsque celui-ci est tiré à travers l'enveloppe 52. L'élément d'expansion 54 peut également présenter une surface extérieure polie, qui améliore son déplacement par rapport à l'enveloppe 52.
L'élément d'expansion 54 comporte également une partie arrière 82 qui est conformée pour présenter une arête vive afin d'assurer un mécanisme à auto-blocage. Bien que la caractéristique d'arête vive de la partie arrière 82 empêche l'élément d'expansion 54 de se déplacer vers l'extrémité fermée 64 de l'enveloppe 52 en empêchant de la sorte une contraction diamétrale de cette enveloppe--52 par inadvertance, la construction de l'élément d'expansion 54 est telle que la caractéristique d'arête vive de la partie arrière 82 n'empêche pas une poussée de cet élément d'expansion 54 vers l'extrémité fermée 64 par un outil d'enlèvement de bouchon (non illustré).
L'élément d'expansion 54 comporte également une surface extérieure conique 84 qui est agencée de manière que son diamètre extérieur soit plus petit au voisinage de l'extrémité menante 80 et plus grand au voisinage du bord arrière 82. La forme de la surface extérieure 84 fournit un mécanisme pour l'expansion de l'enveloppe 52 lorsque l'élément d'expansion 54 est déplacé par rapport à cette enveloppe. L'élément d'expansion 54 présente également un pas de vis intérieur 86 pouvant être utilisé pour recevoir un outil d'installation de bouchon (non illustré) durant le processus d'expansion et pouvant également être utilisé pour coopérer avec le dispositif formant boulon 56.
Comme on l'a mentionné précédemment, l'enveloppe 52 et l'élément
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d'expansion 54 peuvent être du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4.390. 042, délivré le 28 juin 1983 à Kucherer et col., intitulé"Tube Plug", et cédé à la cessionnaire de la présente invention.
Si on se réfère encore aux Figures 2 à 5, le dispositif formant boulon 56 comporte une partie extrême extérieure 90, une partie extrême intérieure 92, et une zone conique 93 prévue entre la partie extrême extérieure 90 et la partie extrême intérieure 92. Lors de la mise en place à travers l'extrémité ouverte 66 de l'enveloppe 52, la partie extrême extérieure 90 est définie comme étant la partie extrême du dispositif formant boulon 56, qui est la plus proche de l'ouverture 66 de l'enveloppe 52, et la partie extrême intérieure 92 est définie comme étant la partie extrême du dispositif formant boulon 56, qui est la plus proche de l'extrémité fermée 64 de l'enveloppe 52.
La partie extrême intérieure 92 peut comporter un pas de vis extérieur 94 correspondant au pas de vis intérieur 86 de l'élément d'expansion 54, en vue d'une coopération par vissage du dispositif formant boulon 56 et de l'élément d'expansion 54. Le dispositif formant boulon 56 peut être fabriqué en métal, par exemple en Inconel 690, pour résister à la fissuration due à la corrosion sous contrainte.
Le dispositif formant boulon 56 comporte une flasque essentiellement circulaire 96 fixé de manière solidaire à la partie extrême extérieure 90. Ce flasque 96 s'étend radialement vers l'extérieur depuis la partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56 et en travers de l'extrémité ouverte 66 de l'enveloppe 52 pour obturer cette extrémité ouverte 66 et assurer ainsi l'étanchéité de la chambre 70 formée par l'enveloppe 52. Le flasque 96 peut agir également à titre de moyen empêchant l'introduction du dispositif formant boulon 56 dans l'enveloppe 52, puisque ce flasque 96 entrera en contact avec l'extrémité ouverte 66 lorsque le dispositif
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formant boulon 56 est introduit de façon appropriée dans l'enveloppe 52.
Le dispositif formant boulon 56 comporte une cavité circonférentielle 98 prévue au voisinage du flasque 96. La cavité 98 et le flasque 96 ont une surface commune, désignée par surface 99. La partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56 comporte une cavité 100, par exemple un trou hexagonal, destinée à recevoir un appareil (non illustré) capable d'introduire le dispositif formant boulon 56 dans l'enveloppe 52 et l'élément d'expansion 54 et de retirer ce dispositif depuis cette enveloppe et cet élément d'expansion.
La partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56 a un diamètre plus grand que celui de la partie extrême intérieure 92 de ce dispositif formant boulon pour provoquer l'expansion de la cuvette de verrouillage 58 dans la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52 durant l'installation du dispositif formant boulon 56 et de la cuvette de verrouillage 58 à l'intérieur de l'enveloppe 52. Comme la position exacte de l'élément d'expansion 54 à l'intérieur de l'enveloppe 52 peut ne pas être connue, la longueur du dispositif formant boulon 56 devrait être suffisante pour que le pas de vis extérieur 94 coopère avec le pas de vis intérieur 86 de tout élément d'expansion installé quelconque 54.
En installant complètement le dispositif formant boulon 56 dans l'enveloppe 52, un fluide ne peut pas provoquer une attaque corrosive de la surface intérieure 60 de l'enveloppe 52. En outre, le dispositif formant boulon 56 occupe un certain espace à l'intérieur de la chambre 70, ce qui réduit ainsi le volume de liquide à l'intérieur de cette chambre 70 afin de réduire au minimum toute énergie emmagasinée quelconque dans la chambre 70. L'obturation étanche de la chambre 70 et la réduction du volume de liquide à l'intérieur de cette chambre 70 donnent un bouchon de tube 40 présentant une
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susceptibilité réduite à une fissuration due à la corrosion sous contrainte.
Si on se réfère toujours aux Figures 2 à 5, la cuvette de verrouillage 58 est constituée par un élément annulaire présentant une extrémité ouverte extérieure 102, une extrémité ouverte intérieure 104, et une paroi 106. La paroi 106 peut comporter un pas de vis extérieur 108 entre l'extrémité ouverte extérieure 102 et l'extrémité ouverte intérieure 104, ce pas de vis correspondant au pas de vis intérieur 75 de la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52, en vue d'une coopération par vissage de la cuvette de verrouillage 58 avec l'enveloppe 52.
Le pas de vis intérieur 75 de l'enveloppe 52 et le pas de vis extérieur 108 de la cuvette de verrouillage 58 ont un pas plus grand que celui des filets intérieurs 86 de l'élément d'expansion 54 et des filets extérieurs 94 du dispositif formant boulon 56, pour permettre à la cuvette de verrouillage 58 de s'avancer plus rapidement à l'intérieur de l'enveloppe 52 que la progression du dispositif formant boulon 56 dans l'élément d'expansion 54. La différence dans le pas assure également un effet de blocage supplémentaire pour le dispositif formant boulon 56, la cuvette de verrouillage 58 et l'enveloppe 52.
L'extrémité ouverte extérieure 104 comporte une zone intérieure d'allure conique 109 qui subit une expansion, durant l'installation de la cuvette de verrouillage 58 et du dispositif formant boulon 56 dans l'enveloppe 52, au fur et à mesure que cette cuvette de verrouillage 58 progresse le long du dispositif formant boulon 56 depuis la partie extrême intérieure 92 vers la partie extrême extérieure 90, pour s'engager dans la cavité 76 de la jupe 74 de l'enveloppe 52. Après expansion, le diamètre combiné de la partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56 et de la cuvette de verrouillage 58 est supérieur au diamètre intérieur du pas de vis intérieur 75 de la jupe
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74, ce qui empêche ainsi un enlèvement, sous forme d'un ensemble, du dispositif formant boulon 56 et de la cuvette de verrouillage 58.
Si on se reporte à la Figure 3, la cuvette de verrouillage 58 comprend en outre une partie en forme de patte déformable 110 prévue à l'extrémité ouverte extérieure 102 de la cuvette de verrouillage 58, cette partie formant patte étant destinée à coopérer avec le dispositif formant boulon 56 pour l'assemblage de ce dernier dispositif, de la cuvette de verrouillage 58 et de l'enveloppe 52. La partie formant patte 110 comprend une série de fentes 111 et une série de zones crénelées 112 destinées à soulager la tension tangentielle dans la partie formant patte 110 au cours d'une déformation. La série des zones crénelées 112 peut être formée par une série de pattes en saillie, formées d'une pièce sur la partie formant patte 110.
La partie formant patte 110 comporte un dégagement 113 suivant son diamètre intérieur '114 pour assurer une flexibilité en vue de permettre une déformation de cette partie formant patte 110. Cette partie formant patte comporte également une extrémité 115. La partie formant patte 110 se trouve à l'origine dans la position droite telle qu'illustrée par la Figure 4, ce qui permet le glissement de la cuvette de verrouillage 58 sur la partie extrême intérieure du dispositif formant boulon 56 et vers la partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56, jusqu'à ce que la cuvette de verrouillage 58 s'adapte étroitement sur la zone conique 93 et sur la partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56.
La partie formant patte 110, qui peut être fabriquée en un métal déformable, tel que de l'Inconel 690, est déformée de manière qu'une première surface 116 du dégagement 113 soit courbée vers une seconde surface 118 de ce dégagement 113 et se trouve dans une position telle qu'illustrée par les Figures 4 et 5. La partie formant patte, déformée plastiquement,
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conservera cette position recourbée avec un minimum de tendance à un retour élastique vers la position droite.
La longueur initiale de la cuvette de verrouillage 58 peut être supérieure au jeu intérieur existant entre le flasque 96 du dispositif formant boulon 56 et la cavité 76 de la partie formant jupe 74. Durant l'installation du dispositif formant boulon 56, le montage à frottement entre la cuvette de verrouillage 58 et le dispositif formant boulon 56 amènera cette cuvette à se visser dans la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52. Lorsque le dispositif formant boulon 56 est mis en place, du fait de la différence de pas entre la cuvette de verrouillage 58 et le dispositif formant boulon 56 et du fait de la plus grande longueur initiale de la cuvette de verrouillage 58, cette cuvette 58 se logera dans la cavité 76 avant que le flasque 96 entre en contact avec l'enveloppe 52.
Lorsqu'on poursuit le vissage du dispositif formant boulon 56 et de la cuvette de verrouillage dans l'enveloppe 52, ce flasque 96 ou la surface 99 entre en contact avec une extrémité 115 de la partie formant patte 110 et déforme plastiquement cette dernière dans la cavité 98 du dispositif formant boulon 56 pour assurer une interaction de la partie formant patte 110 de la cuvette de verrouillage 58 avec la cavité 98 du dispositif formant boulon 56 pour verrouiller ensemble ce dispositif formant boulon 56 et la cuvette de verrouillage 58. Cette cuvette de verrouillage 58 empêche également un mouvement vers l'arrière, par inadvertance, du dispositif formant boulon 56 par rapport à l'enveloppe 52.
La partie formant patte 110 est calibrée pour des forces connues, de sorte que le couple nécessaire pour déformer plastiquement cette partie formant patte 110 hors de la cavité 98 pour l'enlèvement du dispositif formant boulon 56 et de la cuvette de verrouillage 58 est supérieur au couple qui, d'après ce qui est attendu, sera appliqué au dispositif formant
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boulon 56 durant le service du générateur de vapeur. Si le bouchon de tube 40 doit nécessairement être retiré du tube 22, il peut l'être de manière efficace suite à un choix des dimensions de la partie formant patte 110.
En utilisant un dispositif de verrouillage, tel que la cuvette de verrouillage 58, les divers éléments constituant le bouchon de tube 40 sont automatiquement verrouillés ou attachés ensemble par l'installation du dispositif formant boulon 56 dans l'enveloppe 52.
En verrouillant ou en attachant les éléments ensemble, la chambre 70 reste obturée de façon étanche pour empêcher l'entrée de liquide dans cette chambre 70 et une attaque corrosive de la surface intérieure 60 de l'enveloppe 52.
La caractéristique de verrouillage ou de fixation empêche également une séparation des éléments, qui pourrait avoir pour résultat le déplacement de pièces libres dans l'ensemble du générateur de vapeur.
Pour les diverses formes de réalisation de la présente invention, 'on utilisera les mêmes numéros de référence pour désigner les parties similaires. En outre, les mêmes fonctions et les mêmes interactions des pièces intervenant dans les diverses formes de réalisation de l'invention ne seront pas répétées pour chaque réalisation. Dans les formes de réalisation des Figures 6-9, des Figures 10-13 et des Figures 14-16, certaines parties du bouchon de tube 40 ont été supprimées des dessins car ces parties sont des répliques de parties correspondantes du bouchon de tube 40 des Figures 2-5.
D'autres formes de réalisation de la présente invention comportent un bouchon pour tube 40 utilisant divers dispositifs de verrouillage.
Si on se réfère aux Figures 6-9, une variante de réalisation de la cuvette de verrouillage 58, telle qu'illustrée par les Figures 2 à 5, est constituée par une cuvette de verrouillage 119 comportant des parties semblables à celles de la cuvette de verrouillage
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58 et présentant en outre une ou plusieurs ouvertures 120 prévues près de l'extrémité ouverte intérieure 104 de la paroi 106. Une ou plusieurs broches 122 calibrées pour s'adapter dans les ouvertures 120 peuvent être mises en place à l'intérieur de celles-ci pour réaliser un montage à pression entre les broches 122 et la cuvette de verrouillage 119.
Outre que cette cuvette de verrouillage 119 fonctionne d'une manière similaire à la forme de réalisation illustrée par les Figures 2-5, dès que cette cuvette est installée, les broches 122 présentent une surface inclinée 124 (telle que représentée) qui permet à ces broches 122 de glisser le long de la zone conique 123 du dispositif formant boulon 56 jusqu'à ce que ces broches 122 soient poussées vers l'extérieur par cette zone conique 93 pour entrer dans la cavité 76 prévue au voisinage du pas de vis intérieur 75 de la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52. L'entrée en contact des broches 122 avec la cavité 76 crée une interaction de ces broches 122 avec le pas de vis intérieur 75 de la jupe 74 de l'enveloppe 52 pour verrouiller ou assembler le dispositif formant boulon 56 et l'enveloppe 52.
La surface inclinée 124 de la cuvette de verrouillage 119 comporte un premier bord 126 à une extrémité pour permettre aux broches 122 de pénétrer sur une certaine distance dans le dispositif formant boulon 56 pour créer une interaction entre ces broches 122 et ce dispositif formant boulon 56. En utilisant les broches 122, la paroi 106 de la cuvette de verrouillage 119 ne doit pas nécessairement comprendre le pas de vis extérieur 108 ni la partie formant patte 110. Bien que les broches 122 puissent verrouiller ou assembler le dispositif formant boulon 56, la cuvette de verrouillage 119 et l'enveloppe 52, il est préférable d'utiliser le pas de vis extérieur 108 et la partie formant patte 110 pour assurer une caractéristique supplémentaire de verrouillage ou de
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fixation.
Les broches 122 peuvent être faites en métal, par exemple en Inconel 718, qui est plus dur que le métal utilisé pour fabriquer la partie formant patte 110, afin d'assurer une caractéristique de verrouillage plus robuste que la caractéristique de verrouillage de la partie formant patte 110.
Si on se réfère aux Figures 10-13 et si on utilise les mêmes numéros de référence pour désigner des pièces similaires, une variante de réalisation de la cuvette de verrouillage 119, telle qu'illustrée par les Figures 6-9, peut être constituée par une cuvette de verrouillage 129 comportant des parties semblables à celles de la cuvette de verrouillage 119 et présentant en outre une ou plusieurs ouvertures 130 prévues près de l'extrémité ouverte extérieure 102 de la paroi 106.
Une ou plusieurs broches 132 calibrées pour s'adapter dans les ouvertures 130 sont mises en dans ces dernières pour créer un montage à pression entre ces broches 132 et la cuvette de verrouillage 129. outre que cette cuvette de verrouillage 129 agit de façon similaire à la forme de réalisation illustrée par les Figures 6-9, lorsque cette cuvette est installée, les broches 132 peuvent être introduites de force pour se disposer dans la cavité 98 du dispositif formant boulon 56 en utilisant un contrealésage en pente 134 prévu à l'extrémité ouverte 66 de l'enveloppe 52.
La cuvette de verrouillage 129 comporte également une section déformable 135 prévue entre l'extrémité ouverte extérieure 102 et l'extrémité ouverte intérieure 104 de la cuvette de verrouillage 129 pour permettre l'engagement des broches 122 avant l'entrée en contact des broches 132 avec l'enveloppe 52. Les broches 132 présentent une surface 136 comportant un second bord 137 permettant à ces broches 132 de pénétrer sur une certaine distance dans l'enveloppe 52 pour créer une interaction entre les broches 132 et cette enveloppe 52.
En utilisant les broches 122 et les broches 132, la paroi
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106 de la cuvette de verrouillage 129 ne doit pas nécessairement comprendre le pas de vis extérieur 128 ni la partie formant patte 110. Bien que les broches 122 et les broches 132 verrouillent ou assemblent le dispositif formant boulon 56, la cuvette de verrouillage 129 et l'enveloppe 52, il est préférable d'utiliser le pas de vis extérieur 108 et la partie formant patte 110 pour assurer une caractéristique supplémentaire de verrouillage ou de fixation. Les broches 132 peuvent être faites en métal, par exemple en Inconel 718, qui est plus dur que le métal utilisé pour fabriquer la partie formant patte 110, afin d'assurer une caractéristique plus robuste de verrouillage que la caractéristique de verrouillage de cette partie formant patte 110.
Si on se réfère aux Figures 14-16 et en utilisant les mêmes numéros de référence pour définir des parties similaires, une variante de forme de réalisation du bouchon pour tube 40 peut consister en ce que le dispositif formant boulon 56 est formé d'une pièce avec le dispositif de verrouillage, tel que le dispositif de verrouillage 140. Le dispositif formant boulon 56 est disposé dans l'extrémité ouverte 66 de l'enveloppe 52.
Ce dispositif formant boulon 56 comporte un flasque 96 s'étendant vers l'extérieur depuis la partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56 et en travers de l'extrémité ouverte 66 de l'enveloppe 52. Une cavité 98 peut être prévue près du flasque 96 pour donner de la flexibilité à celui-ci en vue de lui permettre d'entrer en contact contre l'enveloppe 52 pour créer un contact d'étanchéité entre cette enveloppe 52 et le dispositif formant boulon 56. Une partie formant patte déformable 110 peut être formée d'une pièce avec le dispositif formant boulon 56 et elle comporte un dégagement 113 destiné à lui donner de la flexibilité pour lui permettre d'être déformée.
Si on se réfère à la Figure 16, la partie formant patte 110 comporte une série de
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fentes 111 et une série de zones crénelées 112 pour libérer la tension tangentielle s'exerçant dans la partie formant patte 110 durant la déformation. La série des zones crénelées 112 peut être constituée par une série de pattes en saillie, formées d'une pièce sur la partie formant patte 110. La partie déformable 110 est prévue de manière que, lorsque le dispositif formant boulon 56 est mis en place dans le bouchon pour tube 40, la partie formant patte déformable 110 s'engagera dans la cavité 76 de l'enveloppe 52. La partie formant patte 110 est à l'origine en position droite, telle qu'illustrée par la Figure 14, ce qui permet au dispositif formant boulon 56 de glisser dans l'enveloppe 52.
Cette partie formant patte 110 est ensuite déformée de sorte que la première surface 116 du dégagement 113 est recourbée vers la seconde surface 118 de ce dégagement 113 et se trouve dans la position illustrée sur la Figure 15.
Si on se réfère à la Figure 14, comme la distance initiale entre l'extrémité 115 de la partie formant patte 110 et le flasque 96 est plus longue que le jeu interne entre le flasque 96 et la cavité 76, la surface 142 de cette cavité 76, durant l'installation du dispositif formant boulon 56, entre en contact avec l'extrémité 115 de la partie formant patte 110 et déforme plastiquement cette dernière à l'intérieur de la cavité 76 pour créer une interaction de cette partie formant patte 110 avec la cavité 76 pour le verrouillage ou l'assemblage du dispositif formant boulon 56 et de l'enveloppe 52.
Une rainure 144 peut être prévue au voisinage de la partie formant patte déformable 110 et entre la cavité 98 et la partie extrême 92 du dispositif formant boulon 56 pour donner de la flexibilité à la partie formant patte 110 en vue de permettre à celle-ci d'être déformée à l'intérieur de la cavité 76 de l'enveloppe 52. La partie extrême intérieure 92 du dispositif formant boulon 56 présente un pas de vis extérieur 94
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pour permettre une coopération par vissage avec le pas de vis intérieur 95 de l'élément d'expansion 54 en vue de l'obturation étanche de la chambre 70 formée par l'enveloppe 52 et pour verrouiller ou attacher ensemble l'enveloppe 52, le dispositif d'expansion 54, le dispositif formant boulon 56 et le dispositif de verrouillage 140.
Si on se reporte à nouveau aux Figures 2 et 3, l'enveloppe 52 et l'élément d'expansion 54 peuvent être mis en place à l'intérieur du tube 22, de la façon décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4.390. 042 délivré le 28 juin 1983 à Kucherer et col., intitulé "Tube Plug" 1 et cédé à la cessionnaire de la présente invention. La cuvette de verrouillage 58 est glissée sur la partie extrême intérieure 92 du dispositif formant boulon 56 et vers la zone conique 93 et la partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56, jusqu'à ce que cette cuvette de verrouillage 58 s'adapte étroitement sur la partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56.
Un outil d'installation (non représenté) est introduit dans la cavité 100 du dispositif formant boulon 56 pour la mise en place de celui-ci et de la cuvette de verrouillage 58 dans l'enveloppe 52. L'outil d'installation (non illustré) permet d'obtenir un couple suffisant pour déformer la cuvette de verrouillage 58 en place et suffisant pour créer une charge préalable dans le bouchon de tube 40 pour empêcher une fuite significative de liquide vers la chambre 70 de l'enveloppe 52, grâce à l'entrée en contact métal sur métal du flasque 96 et de l'enveloppe 52 et grâce à l'entrée en contact métal sur métal de la partie formant patte 110 et de la cavité 98.
Le couple appliqué est également suffisant pour empêcher une libération du bouchon de tube 40, tandis que celui-ci est en service, et suffisant pour maintenir une charge de compression sur l'enveloppe 52 en vue de réduire la possibilité d'une
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séparation de cette enveloppe 52 du fait d'une fissuration due à la corrosion sous contrainte.
Si on se réfère à nouveau aux Figures 2 et 4, le dispositif formant boulon 56 comportant la cuvette de verrouillage 58 adaptée sur la zone conique 93 est vissé dans l'élément d'expansion 54 mis en place à l'intérieur de l'enveloppe 52. Lorsque le dispositif formant boulon 56 est vissé dans l'élément d'expansion 54, le montage à frottement entre la cuvette de verrouillage 58 et le dispositif formant boulon 56 amène cette cuvette 58 à s'avancer le long de la zone conique 93 du dispositif formant boulon 56 et vers la partie extrême extérieure 90 du dispositif formant boulon 56, où la cuvette de verrouillage 58 se visse dans la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52.
La cuvette de verrouillage 58 peut se visser plus vite dans l'enveloppe 52'que le dispositif formant boulon 56 se visse dans l'élément d'expansion 54, du fait de la différence des pas entre les filets intérieurs 86 de l'élément d'expansion 54 et les filets intérieurs 75 de la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52.
Si on se réfère à nouveau aux Figures 4 et 5, l'extrémité ouverte intérieure 104 de la cuvette de verrouillage 58 se loge dans la cavité 76 de l'enveloppe 52 avant que le flasque 96 du dispositif formant boulon 56 entre en contact avec l'enveloppe 52, du fait de la plus grande longueur initiale de la cuvette de verrouillage 58, comparativement au jeu intérieur entre le flasque 96 et la cavité 76.
Après la mise en place de 1'extrémité ouverte intérieure. 104 et tandis que le dispositif formant boulon 56 continue à se visser dans l'élément d'expansion 54, le flasque 96 ou la surface 99 entre en contact avec l'extrémité 115 de la partie formant patte 110 et déforme plastiquement cette partie 110 de la cuvette de verrouillage 58 à l'intérieur de la cavité 98 du dispositif formant boulon 56, par flexion de
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la première surface 116 du dégagement 113 vers la-seconde surface 118 de ce dégagement. Après entrée de la partie formant patte 110 dans la cavité 98, le flasque 96 entre en contact avec l'enveloppe 52.
La cavité 98 assure une flexibilité au flasque 96 pour son entrée en contact de façon étanche avec l'enveloppe 52 en vue de l'obturation étanche de la chambre 70 de cette enveloppe 52. La coopération par vissage de la cuvette de verrouillage 58 et de l'enveloppe 52, la coopération par vissage de l'élément d'expansion 54 et du dispositif formant boulon 56, et la coopération de la partie formant patte 110 de la cuvette de verrouillage 58 et de la cavité 98 du dispositif formant boulon 56 verrouillent ou assemblent l'enveloppe 52, l'élément d'expansion 54, le dispositif formant boulon 56, et la cuvette de verrouillage 58 pour créer un bouchon de tube 40 destiné à empêcher la circulation de fluide à travers le tube 22.
Si on se réfère à nouveau aux Figures 6 à 9, outre l'interaction des pièces de la façon décrite cidessus, la ou les broches 122 sont mises en place dans la ou les ouvertures 120 de la cuvette de verrouillage 119 pour créer un montage à pression entre ces broches 122 et cette cuvette de verrouillage 119. Lorsque la cuvette de verrouillage 119 est vissée dans la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52, les broches 122 glissent le long de la zone conique 93 du dispositif formant boulon 56 jusqu'à ce que ces broches 122 soient poussées de force vers l'extérieur par la zone conique 93 pour s'engager dans la cavité 76 de la zone filetée intérieurement 75 de la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52.
Les broches peuvent pénétrer sur une certaine distance dans le dispositif formant boulon 56 pour assurer une caractéristique supplémentaire de verrouillage ou de fixation.
Si on se reporte à nouveau aux Figures 10 à 13, outre l'interaction des pièces de la façon décrite précédemment, une ou plusieurs broches 132 sont mises en
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place dans la ou les ouvertures 130 de la cuvette de verrouillage 129 pour créer un montage à pression entre ces broches 132 et cette cuvette de verrouillage 129. Lorsque la cuvette de verrouillage 129 est vissée dans la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52, les broches 132 s'engagent dans la cavité 98 du dispositif formant boulon 56. Ces broches 132 peuvent pénétrer d'une certaine distance dans le contre-alésage en pente 134 de l'enveloppe 52 pour assurer une caractéristique supplémentaire de verrouillage ou de fixation.
Si on se reporte à nouveau aux Figures 14 à 16, le dispositif formant boulon 56 est vissé dans l'élément d'expansion 54 en utilisant un outil d'installation (non représenté) introduit dans la cavité 100.
Lorsque le dispositif formant boulon 56 est vissé dans l'élément d'expansion 54, l'extrémité 115 de la partie formant patte 110 du dispositif de verrouillage 140 entre en contact avec la surface 142 de la cavité 76 de l'enveloppe 52 avant que le flasque 96 du dispositif formant boulon 56 entre en contact avec l'enveloppe 52.
Après l'entrée en contact de la partie formant patte 110 avec la surface 142 de la cavité 76 et tandis que le dispositif formant boulon 56 continue à être vissé dans l'élément d'expansion 54, la partie formant patte 110 est déformée plastiquement par la surface 142 de la cavité 76 en incurvant la première surface 116 du dégagement 113 vers la seconde surface 118 de ce dégagement pour loger la partie formant patte 110 dans la cavité 76. La cavité 98 donne de la flexibilité pour une entrée en contact étanche entre le flasque 96 et l'enveloppe 52, et la rainure 144 donne la flexibilité nécessaire pour une entrée en contact de façon étanche entre la partie formant patte 110 et l'enveloppe 52 en vue de l'obtura- tion de la chambre 70 de cette enveloppe 52.
L'outil d'installation (non représenté) fournit un couple suffisant pour déformer le dispositif de verrouillage 140
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pour qu'il se mette en place, et suffisant pour avoir pour résultat une charge préalable dans le bouchon de tube 40 pour empêcher une fuite significative de fluide vers la chambre 70 de l'enveloppe 52, grâce à l'entrée en contact de métal sur métal du flasque 96 et de l'enveloppe 52, et à l'entrée en contact de métal sur métal de la partie formant patte 110 et de la cavité 76.
La coopération par vissage du dispositif formant boulon 56 et de l'élément d'expansion 54, et la coopération de la partie formant patte 110 du dispositif de verrouillage 140 et de la cavité 76 de l'enveloppe 52 assurent l'assemblage de l'enveloppe 52, du dispositif formant boulon 56 et du dispositif de verrouillage 140 pour former un bouchon de tube 40 destiné à empêcher la circulation d'un fluide à travers le tube 22.
Si on se reporte à nouveau aux Figures 2 à 16, pour retirer le bouchon 40 hors du tube 22, le dispositif formant boulon 56 doit être retiré de l'enveloppe 52 et ensuite le bouchon 40 peut être enlevé par des méthodes bien connues en pratique. Pour séparer le dispositif formant boulon 56 de l'enveloppe 52, un outil d'enlèvement (non représenté) est introduit dans la cavité 100 du flasque 96 et fournit un couple suffisant pour déformer plastiquement la partie formant patte 110 de manière que cette partie se dégage de la cavité 76 ou de la cavité 98. Le couple doit également être suffisant pour surmonter la résistance provenant de la différence des pas des filets 75 de la partie formant jupe 74 de l'enveloppe 52 et des filets 86 de l'élément d'expansion 54.
Le couple doit également être suffisant pour dégager la ou les broches 122 hors de la cavité 76 et la ou les broches 132 hors de la cavité 98.
L'invention fournit par conséquent un bouchon pour tube, qui assure automatiquement un verrouillage ou un assemblage des divers éléments constituant le bouchon de tube, lorsque ces éléments sont
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installés à l'intérieur d'un tube, un dispositif de verrouillage ou de fixation qui verrouillera ou fixera le dispositif formant boulon sur l'enveloppe à tout niveau quelconque d'élévation de cette enveloppe à l'intérieur du tube, et un bouchon pour tube, présentant une susceptibilité réduite à une fissuration due à la corrosion sous contraine, fissuration due à l'introduction d'un fluide primaire à l'intérieur de la chambre du bouchon de tube.