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Equipement destiné à attacher un élément de clavette à une grille d'assemblage de combustible nucléaire et à l'en détacher
La présente invention concerne un équipement destiné à attacher un élément de clavette à une grille d'assemblage de combustible nucléaire et à l'en détacher.
La figure 4 représente un jeu connu de combustible nucléaire qui comprend une paire de nez supérieur et inférieur 1 et 2 disposés en position mutuellement écartée dans le sens vertical. Un ensemble de tubes de guidage 3 de barres de contrôle est disposé de manière à s'étendre entre le nez supérieur 1 et le nez inférieur 2, et y sont attachés fixement. Plusieurs grilles 4 sont disposées sur les parties verticales intermédiaires de tubes de guidage 3 des barres de contrôle de manière à être mutuellement écartées dans le sens vertical.
Chaque grille 4 est formée comme suit. Un ensemble de bandes 7, dont chacune présente la forme d'une fine bande de tôle et possède un ensemble de fentes 8 qui y sont formées en positions régulièrement écartées dans le sens de la longueur sont assemblées perpendiculairement l'une à l'autre pour former une grille en ajustant l'une dans l'autre les fentes 8, ce qui définit un certain nombre de cellules 5 de grille. Des bosses 9 et des ressorts 10 destinés à maintenir une barre de combustible 6 sont formées sur les parois définissant chaque cellule 5 de grille, et la barre de combustible 6 insérée dans la cellule 5 de grille est maintenue en étant repoussée contre les bosses 9 par les ressorts 10.
Un procédé d'assemblage du jeu de combustible nucléaire présentant cette structure est décrit ci-dessous.
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Tout d'abord, les grilles 4 sont agencées en positions mutuellement écartées d'un même intervalle de manière à définir entre elles un écartement prescrit. Les tubes 3 de guidage de barres de contrôle sont alors insérés dans les cellules 5 prescrites des grilles 4 et y sont fixés, les cellules 5 de différentes grilles se correspondant mutuellement. Les grilles 4 sont donc maintenues par des tubes de guidage 3 de barre de contrôle. Ensuite, les barres de combustible 6 sont insérées dans d'autres cellules 5 correspondantes des grilles 4 en amenant les barres de combustible 6 en contact à glissement avec les ressorts 10 et les bosses 9. De cette manière, les barres de combustible 6 sont agencées fixement dans des cellules 5 correspondantes de grille, par l'intermédiaire des ressorts 10 et de bosses 9.
Lorsque toutes les barres de combustible 6 sont insérées, le nez supérieur 1 et le nez inférieur 2 sont fixés solidement aux extrémités opposées des tubes de guidage 3 des barres de contrôle.
Dans le procédé classique d'assemblage décrit ci-dessus, comme les barres de combustible 6 sont insérées dans les cellules 5 des grilles 4 par mise en contact à glissement des barres de combustible 6 avec les ressorts 10 et les bosses 9, la surface périphérique extérieure de chaque barre de combustible 6 risque d'être griffée. Pour cette raison, un procédé d'insertion d'éléments de clavette destiné à écarter les ressorts 10 et à insérer ensuite les barres de combustible en maintenant les ressorts écartés est proposé en vue d'empêcher ces griffes.
Cependant, comme l'insertion des éléments de clavette est effectuée manuellement, cette opération est vorace en main-d'oeuvre et est donc peu efficace.
L'objet de la présente invention est donc de proposer un équipement destiné à attacher un élément de clavette à une grille d'assemblage de combustible nucléaire et de l'en détacher, ce qui permet l'attachement et le détachement actionnés mécaniquement de l'élément de clavette, de sorte que le travail à la main peut être évité.
Selon la présente invention, un équipement est proposé en vue d'attacher un élément de clavette à une grille d'assemblage de combustible nucléaire et de l'en détacher, l'élément de clavette possédant un axe longitudinal et étant adapté pour être attaché de manière amovible à la grille par rotation de l'élément de
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clavette autour de son axe longitudinal, l'équipement comprenant : (a) des moyens d'introduction et de récupération destinés à introduire l'élément de clavette en une position prescrite adjacente à la grille, et de le récupérer ;
(b) des moyens d'insertion et d'enlèvement disposés entre les moyens d'introduction et de récupération et la grille en vue d'insérer l'élément de clavette introduit par les moyens d'introduction et de récupération dans la grille et d'enlever l'élément de clavette de la grille pour le faire récupérer par les moyens d'introduction et de récupération ; et (c) des moyens de rotation disposés en position adjacente au moyen d'insertion et d'enlèvement en vue de faire tourner l'élément de tablette inséré dans la grille dans une direction prescrite autour de son axe longitudinal, pour fixer cet élément à la grille et le faire tourner dans un sens opposé à la direction prescrite en vue de détacher cet élément de la grille.
La figure 1 est une vue en perspective d'un équipement destiné à attacher un élément de clavette à une grille d'assemblage de combustible nucléaire et à l'en détacher, selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 mais représentant un équipement selon un second mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 est une vue agrandie d'une partie de l'équipement de la figure 2 ; la figure 4 est une vue frontale en élévation d'un jeu classique de combustible nucléaire ; la figure 5 est une vue frontale en élévation d'une bande utilisée pour former une grille pour le jeu de combustible nucléaire ; la figure 6 est une vue en plan montrant la position dans laquelle les barres de combustible sont insérées dans les cellules de la grille ;
et la figure 7 est une vue agrandie d'une partie de la figure 6.
La figure 1 décrit un équipement destiné à attacher un élément de clavette à une grille d'assemblage de combustible nucléaire et à l'en détacher, selon un premier mode de réalisation de la présente invention. L'équipement est disposé en position adjacente à une installation d'assemblage d'un jeu de combustible nucléaire et comprend : un mécanisme ou moyen 20 d'introduction et de
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récupération destiné à introduire des éléments de clavette 30 et une position prescrite adjacente à une grille 4 et à le récupérer ;
un mécanisme ou moyen d'insertion et d'enlèvement destiné à insérer les éléments de clavette 30 introduits par le mécanisme 20 d'introduction et de récupération dans la grille 4 et à écarter les éléments de clavette 30 de la grille 4 en vue de faire récupérer ceux-ci par le mécanisme 20 d'introduction et de récupération ; et un mécanisme ou moyen 50 de rotation destiné à faire tourner les éléments de clavette 30 insérés dans la grille 4 dans des directions prescrites autour de leur axe longitudinal respectif, en vue d'attacher ceux-ci à la grille et à faire tourner ces éléments de clavette dans des directions opposées à cesdites directions prescrites, pour détacher ces éléments de la grille 4.
Le mécanisme 20 d'introduction et de récupération comprend un support rotatif 22 en forme de disque et un magasin 23 à clavette de forme globalement rectangulaire adaptés à être fixés au support rotatif 22 pour maintenir verticalement un ensemble d'éléments allongés de clavette 30. Le support rotatif 22 comprend un corps 22a en forme de disque possédant un axe de rotation s'étendant verticalement et un ensemble de bras 21 débordant radialement vers l'extérieur montés sur une surface périphérique extérieure du support rotatif 22 en position mutuellement écartée sur la circonférence. Le corps 22a en forme de disque est relié opérativement à un entraînement approprié 20a de sorte que le support rotatif 22 puisse ainsi tourner autour de l'axe vertical.
Le magasin à clavette 23 comprend un ensemble de par exemple seize ouvertures s'étendant verticalement et débouchant à sa base pour recevoir les éléments de clavette 30. Chaque ouverture 23a loge de manière amovible un élément individuel de clavette 30 de manière à déplacer les ressorts 10 de la grille. Un mécanisme approprié (non représenté) destiné à empêcher les éléments de clavette 30 de tomber tout en permettant aux éléments de clavette de tomber dans une séquence prescrite est prévu sur les extrémités inférieures ouvertes des ouvertures 23a du magasin 23. Ce mécanisme peut être constitué d'une barrière sur charnière ou d'une glissière et est construit de manière à pouvoir être ouvert et refermé dans une séquence voulue.
Le mécanisme d'insertion et d'enlèvement comprend un mécanisme ou moyen 40
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de déplacement agencé entre le magasin 23 du mécanisme 20 d'alimentation et de récupération et la grille 4, et comprend une paire de rouleaux d'introduction opposés 41 et 422 disposés parallèlement l'un à l'autre de manière à être perpendiculaires aux axes longitudinaux des éléments de clavette 30, et un mécanisme d'entraînement 40a relié opérativement aux rouleaux 41 et 42 pour mettre en rotation chacun des rouleaux dans des directions opposées.
Le mécanisme de rotation 50 comprend une paire d'éléments de soutien 51 supérieur et inférieur en forme de parallélépipède rectangle, agencés respectivement sur le côté supérieur et sur le côté inférieur d'une grille 4 déposée horizontalement. Plusieurs ouvertures (non représentées) sont formées à travers chaque élément de soutien 51 et s'étendent verticalement de manière à correspondre aux positions des éléments de clavette 30 maintenus dans le magasin 23 de clavette. L'élément de clavette est formé d'une plaque de manière à posséder une section transversale en forme de bande, et chaque ouverture possède une forme allongée de telle sorte que l'élément de clavette ne puisse être déplacé angulairement lorsqu'il est inséré.
Un ensemble de roues à dentelure hélicoïdale 52 en forme de disque possédant chacune une ouverture traversant leur axe destinée à recevoir un élément de clavette 30 sont montées à rotation sur chacun des éléments de soutien 51, à l'aide d'éléments appropriés de liaison.
De plus, une paire d'arbres horizontaux 53 supérieur et inférieur sur chacun desquels sont formées plusieurs dentelures hélicoïdales 53a sont montées à rotation respectivement sur l'élément de soutien supérieur 51 et l'élément de soutien inférieur 51, de sorte que chaque dentelure hélicoïdale 53a est maintenue à engagement sur une roue à dentelure hélicoïdale 52.
De plus, une transmission à engrenage 55 possédant un jeu d'engrenage et un dispositif approprié d'entraînement, tel qu'un moteur, est monté sur une extrémité avant d'un bras
70 construit de manière à pouvoir être rapproché et écarté de la grille 4. En plus, une paire de supports rotatifs 54 supérieur et inférieur de forme cylindrique destinés à maintenir de manière amovible une extrémité des arbres 53 est montée d'un côté de la transmission à engrenage 55 de manière à être reliée opérativement au jeu d'engrenages de cette dernière.
Le mécanisme d'insertion et d'enlèvement comprend de plus un mécanisme 60 de déchargement agencé en dessous de l'élément inférieur de soutien 51 et
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comprend un plateau allongé 61 d'extraction par poussée dans lequel est formé un sillon supérieur 61 a s'étendant sur sa longueur, ainsi qu'un actuateur 62 tel qu'un cylindre pneumatique relié à une extrémité longitudinale de la plaque 61 pour déplacer verticalement la plaque 61.
Décrivons maintenant le fonctionnement de l'équipement du mode de réalisation ci-dessus décrit.
Le magasin à clavette 23 dans lequel les éléments de clavette 30 sont logés est attaché à l'un des bras 21 débordant du support rotatif 22, et le support rotatif 22 est tourné d'un angle prescrit autour de son axe pour positionner ledit magasin 23 au-dessus de la grille 4. A ce moment, le mécanisme empêchant la chute de l'élément de clavette approprié est actionné pour provoquer la chute des éléments de clavette 30, grâce à quoi les extrémités avant des éléments de clavette 30 sont amenés en contact avec les faces supérieures des rouleaux d'introduction 41 et 42. Ensuite, chacun des rouleaux d'introduction 41 et 42 est mis en rotation en direction mutuellement opposée et chaque élément de clavette 30 est poussé dans l'espace situé entre les rouleaux d'introduction 41 et 42 et est déplacé vers le bas par la rotation des rouleaux.
De cette manière, les éléments de clavette 30 sont amenés à traverser les ouvertures de l'élément supérieur de soutien 51 et sont insérés dans la grille 4. Les clavettes ainsi insérées dans la grille 40 sont amenées à traverser les trous traversant l'élément inférieur de soutien 51 pour venir buter contre le sillon de guidage 61 a de la plaque 60 et s'y arrêter.
Ensuite, les arbres tournants 53 du mécanisme tournant 50 sont fixés sur le support 54 et les dentelures hélicoïdales 53a sont amenées à s'accrocher aux roues à dentelure hélicoïdale 52 correspondante. A ce moment, la transmission à engrenage 55 est actionnée pour faire tourner simultanément les arbres supérieur et inférieur 53 dans la même direction pour faire ainsi tourner les éléments de clavette de 900 autour de leur axe, par l'intermédiaire des roues 52 à dentelure hélicoïdale. La rotation des éléments de clavette 30 permet aux ressorts 10 des grilles 5 d'être écartés des bosses opposées.
L'opération cidessus est effectuée sur chaque grille 4 devant être utilisée pour la construction d'un jeu de combustible nucléaire.
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Les barres de combustible sont alors insérées dans les grilles 4, lorsque les ressorts 10 sont écartés par les éléments de clavette 30 qui ont été insérés. Ainsi, le jeu de combustible nucléaire peut être assemblé tout en empêchant les barres de combustible de buter contre les ressorts 10, ce qui empêche l'apparition de griffes.
Lorsque l'insertion de toutes les barres de combustible dans les grilles 4 est terminée, les éléments de clavette 30 sont enlevés des grilles 4 de la manière décrite ci-dessous.
Tout d'abord, l'actuateur 62 du mécanisme 60 de déchargement est activé pour abaisser dans une certaine mesure la position de la plaque allongée 61. A ce moment, le dispositif d'entraînement de la transmission à engrenage 55 du mécanisme de rotation 50 est actionné pour faire tourner les arbres 53 dans des directions opposées à travers les supports 54, et les éléments de clavette sont tournés de 900 par les roues à dentelure hélicoïdale 52. Ainsi, les éléments de clavette 30 sont ramenés en leur position initiale et se décrochent des ressorts 10 des grilles 4, de sorte que les éléments de clavette 30 tombent jusqu'à ce que leur extrémité inférieure entre en contact avec le sillon de guidage 61 a de la plaque allongée 61.
Ensuite, l'actuateur 62 est actionné pour relever la plaque allongée 61, pour déplacer les éléments de clavette 30 vers le haut. Ainsi, les extrémités supérieures des éléments de clavette 30 sont introduites dans les extrémités inférieures des rouleaux d'introduction 41 et 42.
A ce moment, le mécanisme d'entraînement 40a est activé pour faire tourner les rouleaux d'introduction 41 et 41 dans des directions opposées aux directions antérieures de rotation, avec pour résultat que les éléments de clavette 30 sont déplacés vers le haut pour être repris par les ouvertures 23a du magasin 23.
Ensuite, et tout en empêchant les éléments de clavette 30 de tomber, à l'aide du mécanisme empêchant leur chute, le support rotatif 22 est actionné pour éloigner le magasin 23 d'éléments de clavette de la grille 4.
Lorsque l'insertion ou l'enlèvement des éléments de clavette est terminé, les
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arbres 53 sont enlevés des supports 54 et la transmission à engrenage 55 est reculée vers sa position initiale par actionnement du bras 70.
Ainsi, dans les équipements selon l'invention, l'opération d'attachement et de détachement d'un certain nombre d'éléments de clavette 30 peut être effectué facilement en une seule fois. Ainsi, l'efficacité de la tâche constituant à insérer et détacher les éléments de clavette peut être considérablement améliorée par rapport à un actionnement manuel.
En figure 1, une moitié des éléments de clavette est relevée, tandis que les autres sont représentés déplacés vers le bas. Cependant, cette représentation sert uniquement un but d'illustration, et dans une situation réelle, tous les éléments de clavette 30 sont déplacés simultanément vers le haut ou vers le bas. En plus, bien que dans le mode de réalisation représenté ci-dessus le mécanisme 20 d'introduction et de récupération soit construit de manière à posséder un support rotatif et un magasin, toute modification de la structure est possible pour autant que le mécanisme modifié soit capable de livrer les éléments de clavette 30 au mécanisme d'insertion.
Les figures 2 et 3 décrivent un équipement destiné à attacher et détacher un élément de clavette dans une grille d'assemblage de combustible nucléaire selon un second mode de réalisation de la présente invention, dans lequel les pièces ou éléments communs à ceux du mode de réalisation précédent sont désignés par les mêmes références numériques, pour simplifier leur description.
L'équipement diffère de celui du mode de réalisation précédent en ce que le mécanisme d'insertion du mécanisme 40 d'insertion et d'enlèvement est remplacé par un mécanisme d'insertion 140 modifié et en ce que le mécanisme de rotation 50 est remplacé par un mécanisme de rotation 150 modifié.
Tout d'abord, le mécanisme d'insertion 140 comprend deux barres rotatives horizontales de soutien 141 a et 141b agencées en position parallèle l'une à l'autre de manière à s'étendre perpendiculairement aux axes des éléments de clavette 30, formant ainsi entre elles des interstices à travers lesquels les éléments de clavette 30 sont transportés. Une paire de rouleaux d'introduction
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143a et 143b est agencée parallèlement aux barres de soutien 141 a et 141 b, respectivement, et du côté extérieur de celles-ci, par l'intermédiaire d'une paire de plaques de soutien 142, et une courroie sans fin 144 de liaison est enroulée sur une tige de soutien 141 a ou 141 b et le rouleau d'introduction correspondant 143a ou 143b qui est installé en position adjacente à la barre de soutien correspondante.
Une extrémité de chaque plaque de soutien 142 est montée à rotation sur une barre de soutien correspondante, l'autre extrémité de la plaque de soutien étant attachée fixement à la même barre. De plus, un moteur électrique 146 est agencé en position adjacente à des extrémités des barres de soutien 141 a et 141 b et comprend sur son arbre de sortie une première poulie 145 s'accrochant à ladite courroie 144 enroulée sur un couple constitué de la barre de soutien 141 b et du rouleau d'introduction 143b. De plus, une seconde poulie 145 est interposée entre la première poulie 145 de l'arbre de sortie du moteur et la courroie (non représentée) enroulée autour de l'autre couple constitué de la barre de soutien 141 a et du rouleau d'introduction 143a.
En outre, un cylindre d'entraînement 148 est agencé en position adjacente aux autres extrémités des barres de soutien 141 a et 141 b, sa tige de cylindre étant agencée de manière à s'étendre vers le bas. Une crémaillère 147 possédant des dents d'engrenage sur ses faces opposées est montée sur la tige de cylindre de telle sorte que les dentes d'engrenage des côtés opposés soient dirigées vers les extrémités opposées des barres de soutien. De plus, des cames à engrenage 142a s'accrochant aux engrenages de la crémaillère 147 sont formées sur les surfaces extérieures des extrémités des plaques de soutien 142 agencées en position mutuellement opposée.
Grâce à la structure ci-dessus décrite, les rouleaux sont entraînés à se rapprocher ou s'éloigner l'un de l'autre entre une position approchée dans laquelle les rouleaux accrochent les éléments de clavette pour les déplacer et une position éloignée dans laquelle les rouleaux n'accrochent pas les éléments de clavette.
Le mécanisme de rotation 150 modifié comprend un ensemble d'éléments cylindriques supérieurs de soutien 151 montés sur l'élément supérieur de soutien
51, et un ensemble d'éléments cylindriques inférieurs de soutien 151 montés sur la plaque allongée 61 d'extraction par poussée. Chaque élément de soutien 151 est agencé à rotation de manière à ce que sa position corresponde à un élément
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de clavette 30 associé et possède une ouverture traversante 151a à travers laquelle l'élément de clavette 30 est inséré. L'élément de clavette est formé d'une plaque de manière à posséder une section transversale en forme de bande, et l'ouverture traversante est configurée de forme allongée de manière à ce que l'élément de clavette soit empêché de se déplacer angulairement lorsqu'il est inséré.
Un mécanisme d'entraînement 154 est relié opérativement aux éléments de soutien 151 pour faire tourner les éléments de soutien 151 d'un angle prescrit.
Le mécanisme d'entraînement 154 comprend un dispositif à cylindre pneumatique 1 54b possédant une partie en forme de plaque allongée 154a formée sur une tige de cylindre. Un ensemble de liaisons 153 possédant chacune une extrémité annulaire sont fixés à rotation aux autres extrémités de la partie en forme de plaque 154a et l'extrémité annulaire de soutien 153 est ajustée sur une extrémité correspondante des éléments de soutien 151. Ainsi qu'on le voit en figure 2, le dispositif supérieur à cylindre pneumatique est attaché fixement à la paroi latérale de la transmission à engrenage 155, tandis que le dispositif inférieur à cylindre pneumatique est installé en position immobile sur une face latérale de la base de la plaque allongée 61.
De plus, un ensemble de butées 51 b et 61 b est monté sur la face inférieure de chacun des éléments supérieurs de soutien 51 et sur la plaque allongée 61, de sorte que le déplacement angulaire de chaque liaison est limité à environ 90 .
Décrivons maintenant le fonctionnement de l'équipement du second mode de réalisation. Le magasin 23 est tout d'abord déplacé jusqu'à une position située au-dessus de la grille 4 et à ce moment le dispositif 148 à cylindre est actionné pour déplacer la crémaillère 147 vers le haut, ce qui met en rotation la plaque de soutien 142 pour rapprocher les rouleaux d'introduction 143a et 143b l'un de l'autre. Ensuite, lorsque les rouleaux d'introduction 143a et 143b se sont rapprochés l'un de l'autre de manière à ce que l'espace qui les sépare corresponde globalement à la largeur de l'élément de clavette 30, l'entraînement du dispositif 148 à cylindre est arrêté.
Ensuite, comme dans le cas du premier mode de réalisation, l'élément de clavette
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30 est déplacé vers le bas hors du magasin 23 pour amener les extrémités inférieures des éléments de clavette 30 à venir buter contre les faces supérieures des rouleaux d'introduction 143a et 143b. A ce moment, le moteur 146 est actionné pour faire tourner les rouleaux d'introduction 143a et 143b dans des directions opposées, par l'intermédiaire des engrenages 145 et des courroies 144, avec pour résultat que les éléments de clavette 30 sont déplacés à travers les éléments de soutien 151 du mécanisme supérieur de rotation 150, en direction du bas.
De plus, dans le mode de réalisation représenté, lorsque les éléments de clavette 30 ont pénétré d'une certaine distance dans la grille 4, le dispositif à cylindre 148 est actionné pour déplacer la crémaillère 147 vers le bas, ce qui écarte les rouleaux 143a et 143b des éléments de clavette 30. Ainsi, bien que les éléments de clavette 30 n'aient pas été insérés complètement dans la grille, les éléments de clavette 30 peuvent être tournés en actionnant le mécanisme de rotation 50. Par conséquent, l'opération d'insertion des éléments de clavette 30 de la grille 4 devient facile, ce qui améliore l'efficacité de l'opération.
Lorsque les éléments de clavette 30 ont été suffisamment déplacés vers le bas, les extrémités inférieures des éléments de clavette s'ajustent dans les fentes d'ajustement 151 a formées dans les éléments de soutien 151. Dans cette situation, le moteur 146 est arrêté et le dispositif à cylindre 148 est actionné pour remonter les roues d'introduction 143a et 143b vers leur position initiale. Ensuite, les éléments de clavette 30 sont tournés à l'aide des mécanismes supérieur et inférieur de rotation 150.
Plus particulièrement, les dispositifs supérieur et inférieur à cylindre pneumatique
1 54b sont entraînés et les plaques allongées 1 54a sont amenées à se déplacer le long de leur direction allongée. Grâce à cette procédure, les éléments de soutien 151 sont mis à tourner par l'intermédiaire des mécanismes de liaison 153 et les éléments de clavette 30 qui y sont insérés sont mis à tourner. Dans cette opération, l'actionnement des dispositifs supérieur et inférieur à cylindre pneumatique 154b est effectué en synchronisme de manière à ce que les éléments de clavette 30 ne se tordent pas.
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Dans l'équipement représenté, comme les butées 61 b sont prévues sur la face inférieure de la plaque allongée 61, une rotation indue des liaisons 153 peut être empêchée.
Dans ce qui précède, il est préférable que la fente 151 a de l'élément inférieur de soutien 151 ne soit ouverte que sur sa face supérieure. Avec cette structure, le positionnement des éléments de clavette 30 peut être effectué en amenant les extrémités inférieures des éléments de clavette 30 à s'accrocher aux éléments de soutien 151.
Il est évident que de nombreuses modifications et variantes de la présente invention sont possibles dans le cadre de la description ci-dessus. Il faut donc que tout en restant dans le domaine couvert par les revendications annexées, l'invention peut être pratiquée d'une manière différente que celle décrite en particulier.