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Dispositif de blocage*
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La présente invention se rapport* à un dispositif de blo- cage pour un mécanisa* d'accouplement actionné lîndairement,, et plus prtieulir<ta6nt, un dispositif de blocage positif qui tu-
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pêche qu'une barre de commande soit désaccouplée par inadvertance
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d*un mécaniMe d'accouplement prévu t l'extrémité de son arbre d'entMÊneEtent dans un réacteur nucléaire.
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Au court de la description qui suit, on verra au* le
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dispositif de blocage positif décrit peut t'Adopter feeileatent
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à d'autres usages* Dans le présent mémoire, cependant, le dispo-
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sitit de blocage de l'invention est décrit aise référence au mécanisme d'accouplement faisant normalement partie du mécanis-
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ne d'entraînement de barres de commande d'un réacteur nue1wres particulièrement un réacteur nucléaire à eau pressurisée.
Bans ce réacteur, un noyau est souvent supporté dans un* Masse d'eau de refroidissement en circulation. Le noyau comprend des éléments combustibles allongés suspendus parallèlement entre
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eux et des barres de cOnLl8nd. conformées de façon à pouvoir ;trt ;
insérées entre des groupes choisis d'éléments combustibles- Les éléments combustibles contiennent souvent au moins en partie un
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Isotope fissile tel que IT233, Tri 235 ou Pu239 dans 10OU01 une réaction en chaîne commandée est amorcée,, de façon connue, par : réaction atomique de cet isotope avec des neutrons thermiques La fraction en chaîne est commandée ou arrêtée par le réglage des barres de commande, qui sont au moins en partie composées
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d'une matière absorbant les neutrons therm1au.., telle que le cadmium, le bore, le cobalt ou leurs alliages.
Pour réduire au minimum le danger lorsqu'on retire ou reclasse les éléments combustibles d'un réacteur , il est
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souhaitable que les barres de commande restent larguées ou coapl . / tement enfoncées dans le noyau du réacteur. Il est par conséquent nécessaire de dégager ou désaccoupler les barres de commande de leurs arbres d'entraînement afin de pouvoir retirer les éléments combustibles suspendus dans le noyau du réacteur. , cet effet,
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les arbres d'entraînement actuels comportent une tige de déssccou- . plement pourvue d'une tgte de désaccouplement à son extrémité (, supérieure, à l'extérieur de la cuve à pression du réacteur.
La tige de désaccouplement passe longitudinalement au centre de
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l'arbre d'entraînement et rejoint un dispositif d>4ccouplement tixé à l'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement et re-
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Ile à son tour à la barre de commande. Pour désaccoupler la barre de commande du dispositif d'accouplement, il est simplement nées** saire d'exercer une traction vers le haut sur la tête de désaocou pleaent. Pendant le fonctionnement du réacteur, la tête de désaccouplement peut être soulevée accidentellement ce qui dé-
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saccouplw la barre de commande du dispositif d'accouplement.
Si un tel accident se produit lorsque la barre de commande est partiellement ou complètement retira, la barre de commande l'en- ! fonce librement dans le noyau jusqu'à ce qu'elle atteigne sa po
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sition complètement enfoncée, dans laquelle elle vient brutale. ment s'arrêter contre un arrêt généralement prévu à cet effet dans la partie inférieure de la. cuve du réacteur. Un tel arrêt brutal peut facilement endommager la barre de commande qui peut
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peser jusqu'à environ 500 livres (227 kg).
La barre de commande peut également se déformer cotte l'effet du choc -et se coincer entre les éléments combustibles adjacents, ce qui pose un pro-
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blfcne difficile d'extraction, étant donné l'activité d'un. recteur lorsqu'il est en fonctionnement.
Cela étant, la présente invention a pour buts de procurer un nouveau mécanisme de blocage une nouvelle disposition de blocage pour un mécanisme d'accouplement se déplaçant linéairement
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un dispositif de blocage positif qui empêche le dàoaonoo- plement accidentel d'une barre de coinmande de son arbre d'entraîne- ment dans un réacteur nucléaire ; le désaccouplement de la barre de eoaande par deux ou
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plusieurs opérations séparées de manière à empêcher le désaccon- plement accidentel de la barre de commande de son arbre d'en- traînèrent.
Brièvement dit, on atteint ces buts, suivant la présente
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invbntion, en prévoyant un mécanisme de blocage monté dans l'ar- bre d'en traînèrent linéaire ou associé à cet arbre, le mécanisme de blocage étant ici monté dans une tête de désaccotiplament ' située à l'extrémité supérieure d'une tige de désaedouplement.
La tige de désaccouplement passe longitudinalement au centre de L'arbre d'entraînement et est reliée à un dispositif d'ac- couplement. Le dispositif d'accouplement est fixé à son tour
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à l'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement tt permet doac- coupler un organe ontraîné ou barre de com-iande à l'arbre d'en-
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trainement et permet d'accoupler un organe entraîne ou barre de commande à l'arbre d'entraînement. Le dispositif d'accouplement ne peut être désaccouplé de la barre de commande que si la tige de désaccouplement est soulevée.
Le mécanisme de blocage posi- tif prévu dans la tête de désaccouplement comporte un poussoir actionné par un ressort et plusieurs éléments de retenue ou blo- cage mobiles.La tête de désaccouplement est bloquée fermement sur l'arbre d'entraînement par des éléments de blocage qui sont amenda partiellement dans une rainure ou un rentrant de l'arbre d'entraînement,tandis que l'autre partie de chaque élément reste dans une ouverture d'un manchon fixé à la tête de désaccouplement.
Le dispositif d'accouplement est désaccouplé de la barre de commande en faisant descendre le poussoir et en faisant monter ensuite la tête de désaccouplement tandis que le poussoir reste descendu. Ceci permet aux organes de blocage de sortir de la rai- nure prévue dans l'arbre d'entraînement, libère l'arbre d'entraîné ment de la tête de désaccouplement, et permet de soulever la tête de désaccouplement ainsi que la tige de désaccouplement qui y est fixée. La montée de la tige de désaccouplement permet à son tour de désaccoupler la barre de commande du dispositif d'accou- plement.
Ainsi, deux mouvements séparés et distincts sont néces- saires pour désaccoupler la barre de commande du dispositif d'accouplement, à savoir une pression sur le poussoir pour le faire descendre et ensuite une traction sur la tête de désaccou- plement pour la faire monter tandis que le poussoir reste des- cendu.
D'autresbuts et avantages de la présente invention res- sortiront de la description donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Figs.1A, 1B et 1C sa complètent et représentent une coupe ' du mécanisme de biosage, d'un dispositif d'accouplement ,et des parties reliant le mécanisme de blocage au dispositif d'accouple- ment suivant la présente invention ;
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FIS.2 est une coupe suivant la ligne XI-11 de la Fît..Ltj, et représente les organes de blocage bloquée dans une rainure de
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l'aarbre d'entraînement ;
fig.3 est une coupe suivant la ligne 111*111 de la F1*>1a, et représente la façon dont 1a ressort de blocage supérieur est
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fixé à 1#arbre d'entraînement ; Fig.4 est une coups suivant la ligne 11-11 do la Fif -1C, et représente la partie supérieure du dispositif dsacoouplmente Sur les Pigo-1 à 4 des dessin*, et plus pxrtiou.,3àretnnt sur la 'i .,
l'exemple de l'invention représenté est particulière ment destiné à être utilisé avec un élément entraîné ou barre de commande 10 de section cruciforme qui est porté pour se dé- placer dans une gain* 12 de action transversale tubulaire par un support tabulaire ou arbre d'entraînement de barre de com- mande 14.
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Dans la description, les termes "de forste tubttlaireu et élément tubulaire* définissent non seulement un élément tubu-
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lairt dont la section transversale est délimitée par deux cer- clés concentriques, mais également tout élément de section trans-
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versale creuse. Dans le sens le plus large, ces termes englobent tout élément traversé longitudinalement, partiellement ou entière- ment, par une ouverture.
La gaine tubulaire 12 monte jusque dans la zone supérieure du réacteur et est portée par une plaaue de support supérieure de gaine (non représentée)* Elle descend jusqu'en un point légèrement au-dessus d'une plaque de support
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supérieure 16 de noyau et recouvre un arrêt dashpot z, cruoî. forme dans l'ensemble, à travers leauel passe la barre de com-
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mande 10* te dashpot 19 dépasse vers le haut d'une distance rela- tivoaent faible la plaque de support supérieure 16 de noyau, comme indique par le chiffre de référence 20 (Fig.lB) et est
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fixé à la partie supérieure de In plaque 16.
4 cette fin, quatre plaoues 22, de forme rectangulaire dans l'ensemble, sont fixées
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à la partie inférieure du dashpot 18 par des soudures 2t,. Les
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plaques 22 sont' leur tour boulonnées sur 1a plaque de support 16 par des boulons 26 (Fig.4).
La Fig.1 des dessins représente l'arbre d'entraînement 14 accouplé à la barre de commande 10, qui est lardée ou complé- tement enfoncée dans le noyau du réacteur (non représenté). Les parties décrites ci-après et se rapportant à l'arbre de commande 14 comprennent un mécanisme de blocage 28 situé à la partie su- périeure de l'arbre d'entraînement 14, un dashpot 30 à la partie intérieure de l'arbre d'entraînement 14, et un dispositif d'accouplement 32 fixé en permanence à l'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement 14 et accouplé à la barre de commande 10.
Un mécanisme d'entraînement de barre de commande connu (non représente) qui entraîne l'arbre d'entraînement associé 14 est situé verticalement au-dessus de la cuve du réacteur à l'ex- térieur de celle-ci. L'arbre d'entraînement 14 monte verticale- ment depuis le dashpot d'arrêt 18 en passant par une ouverture centrale dans le mécanisme d'entraînement de barre de commande.
Une gorge 34 est formée à la périphérie extérieure de l'arbre d'entraînement 14, à sa partie supérieur.. La gorge 34 comporte des surfaces de came 36 formées à ses extrémités supérieure et inférieure, qui sont nécessaires pour donner prise à un outil (non représenté) utilisé pour retirer l'arbre d'entraînement 14.
Plusieurs ouvertures radiales 38 formées dans l'arbre d'entraîne- ment 14 sont réparties longitudinalement sur cet arbre 14 pour permettre l'échappement d'eau par l'arbre 14 pendant le largage des barres de commande. Une partie dentée 40 prévue sur la péri- phérie extérieure de l'arbre d'entraînement 14 s'étend longitudi- nalement entre la partie supérieure de la cuve de réacteur (non représentée) et la parti. supérieure du mécanisme d'entraînement de barre de commande (non représenté) et est attaquée par le mé- canisme d'entraînement de barre de commande pendant le retrait ou l'enfoncement des barres de commande 10.
L'arbre d'entraîne- ment tabulaire 14 est creux en 42 sur toute sa longueur.
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Une tige de désaccouplement 44, qui part de l'extrémité inférieure du mécanisme de blocage 28 et rejoint l'extrémité su- périsure du dispositif d'accouplement 32, comporte un épaulement 46 en un point situé approximativement à un auart de sa longueur totale. Avant d'introduire la tige de désaccouplement 44 dans l'arbre d'entraînement 14, on glisse un manchon 48 comportant un collier 50, sur la partie supérieure de la tige de désaccoupl ment 44 et on le fait descendre jusqu'à ce que le collier 50 ren- contre l'épaulement 46. Le manchon 48 s'étend sur une certaine distance au dessus du collier 50, à une fin décrite et-après.
Un ressort 52 est alors enfilé aur la tige 44 et le manchon 48 pour buter contre le collier 50. Une butée supérieure 54 du ressort est ensuite enfilée sur la tige 44 et porte contre la partie supérieure du ressort 52. Une rainure annulaire 56 est également prévue dans la surface extérieure de la butée annu- laire 54.
MECANISME DE BLOCAGE.
Une cage à billes 58, en substance tubulaire sur toute sa longueur, comporte un trou borgne taraudé 60 à l'extrémité inférieure, laissant au-dessus de ce trou une partie pleine ou séparation 62. Le reste de la cage 58, au-dessus de la sépara- tion 62, est tubulaire et comporte une partie filetée extérieure 64 à l'extrémité supérieure. Un peu au-dessus de sa partie 62, la cage 58 comporte plusieurs ouvertures radiales 66 dans le même plan horizontal. Dans cet exemple de réalisation de l'in- vention, trois trous radiaux 66 sont prévus dans lacage à billes 58.
La cage 58 est vissée sur la tige 44, qui comporte une partie supérieure filetée comme représenté en 68, jusqu'à ce que le bout supérieur de la tige 44 vienne en contact avec le fond de la séparation 62. La cage 58 est alors bloouée sur la tige 44 par une broche 70, Qui passe transversalement à travers la cage 58 et pénètre d'une certaine profondeur dans la tige 44. La tige 46 et les parties déjà assemblées font enfi-
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Ides dans la partie supérieure de l'arbre d'entratnement 14 jusqu'aux ouvertures radiales 66 de la cage 58.
Un collier 74 prévu légèremert au-dessus de la partie supérieure d'un poussoir 72, fait partie de celui-ci. Une gorge 76 est ménagée à la partie inférieure du poussoir 72, à sa péri- phérie extérieure* La gorge 76 forme une .surface de came 78 à non extrémité inférieure.
Un ressort de poussoir 80 est enfi- lé sur le poussoir 72 à partir de son extrémité inférieure* Le poussoir 72 est ensuite introduit dans la partie supérieure de la cage 58 et maintenu en place en vissant partiellement une tête 82 de désaccouplement de forme tabulaire sur la partie supérieure de la cage 58, comme indiqué par le chiffre de réfé- rence 64. ta tête 82 comporte une gorge 84 et une surface de came 86 qui sont semblables à la gorge 34 de l'arbre d'entraîne- ment et aux surfaces de came 36 de l'arbre d'entraînement décrit précédemment. La gorge 84 permet à un outil de manipulation à distance (non représenté) de soulever la tête 82.
La tête 82 comporte à son extrémité supérieure une lèvre annulaire 88 tour- née vers l'extérieur, contre laquelle porte normalement le col- lier 74 du poussoir. Le poussoir 72 est ensuite poussé dans la cage à billes 58 jusqu'à ce que la gorge 76 du poussoir 72 soit visible par les ouvertures 66 de la cage à billes 58. Une bille 90 est ensuite placée dans cnacune des trois ouvertures 66 de la cage 58. Une rainure annulaire 92 comportant des surfaces de carse supérieure et inférieure 94 et 96 est prévue à la périphérie intérieure de l'arbre d'entrainement 14, légèrement sous la gorpe 34 de l'arbre, à sa périphérie extérieure.
Le rentrant annulaire 97 (Fig.2) formé dans l'arbre d'entraînement 14 par la rainure 92 et les surfaces de cane 94 et 96, est suffisamment grand pour recevoir une partie de chaque bille 90. Deux trus borgnes parallèles 98 sont prévus à la périphérie Intérieure de l'arbre d'entraînement, légèrement sous la rainure 92, traversant en substance l'arbre d'entraînement 14 transversalement à l'axe
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longitudinal de cet arbret comportent des parties agrandie 100 faisant face dans le même sens, comme représente sur la Fig.3.
Pendant quo le poussoir 72 est maintenu dans la cage à billes 58, 108 parties assemblées précédemment sont Introduites plue avant dans l'arbre d'entraînement 14 jusqu'à ce que la rainure 56 dans la butée de ressort supérieure 54 vienne s'a- lifter sur les deux trous borgnes transversaux 98 de l'arbre d'entraînement 14. Une broche 102 est alors Introduite dans chacun des trous transversaux 98 de manière à bloquer la butée de retenue 54 sur l'arbre d'entraînement 14. Le poussoir 72 est ensuite relâché.
Cependant, le poussoir 72 ne se déplace pas lorsqu'il est relâché, étant donné que les billes 90 sont situées à quelque distance tous la rainure 92 et sont partiellement logées dans les ouvertures radiales 66 de la cage. billes 58 et partielle- ment dans la gorge 78 du poussoir 72, empêchant un déplacement relatif entre le poussoir 72 et la cage à billes 58.
La tête 82 est ensuite vissée plus avant sur la cage à billes 58 jusqu'à ce que cette cage recouvre les billes 90. Ceci provient dé ce que le vissage de la tête 82 fait remonter la cage 1 billes 58 par rapport à l'arbre d'entraînement 14, tandis que le fond de la tête 82 entre simultanément en contact avec la partie supé- rieure de l'arbre d'entraînement 14. Lorsque la cage à billes 58 est remontée., un espace 104 se forme entre la butés de rete- nue de ressort 54 et le bout de la cage à billes 58.
De plus, la cas* & billes 58 , en remontant, fait remonter les billes 90 jusqu'à ce que celles-ci viennent en regard de la rainure 92 dans l'arbre d'entraînement 14. A ce point, le ressort de pous- soir 80 qui est toujours comprimé, agit à nouveau contre la lèvre 88 du poussoir 72, en obligeant celui-ci à monter. En même temps que le poussoir 72 monte, la surface de came 78 pousse les billes 90 hors de la gorge 76 dans la rainure 92 et bloque ainsi la cage 58 sur l'arbre d'entraînement 14.
Les billes 90 sont
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alors maintenue* dans cette position par la partie inférieur*
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du poussoir 72, dont la partie de plein diastetre est soulevée en regard des billes 90 par le ressort de poussoir 80. La montée du poussoir 72 est arrêtée par le collier 74 qui vient buter sur la lèvre 88 à la partie supérieure de la tête 82. On dévisse ensuite la tête 82 d'un demi -tour, de manière à descendre légère- ment la cage à billes 58 pour permettre sux billes 90 de se loger librement dîme la rainure 92 de l'arbre d'entraînement 14
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et les ouvertures 66 de la cage à billes 58.
Pendant ce proces- sus, on empêche la cage à billes 58 de tourner en maintenant l'extrémité inférieure de la tige 44 à l'aide d'un outil conve- nable. La tête 82 est ensuite bloquée sur la cage à billes 58 par l'insertion transversale de plusieurs broches 106, deux broches 106 étant utilisées dans cet exemple à la partie infé-
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rieur* de la tête 82 et pénétrant dans la cage a billes 58. jÇjN",,,hi P,tcC9YP.
Un épaulement annulaire 108 est prévu a l'intérieur de l'arbre d'entraînement 14 (rig.1C) A une faible distance au-4é8-' sus du bout de l'arbre d'entraînement 14* Une butée tubulaire inférieur 110 de ressort, un ressort de blocage 112 et une tète
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de blocage 114 sont enfilés sur la tige 44 à partir de son extré- mité inférieure . La tête de blocage 114 est tubulaire et sa
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périphérie extérieure est arrondie a son extrémité inférieure tome représenté enn 115. On visse une tête de dégagement tribu- laire 116 sur la partie inférieure de la tige 44, comme indiqué
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en 118, Jusoii9à ce qu'elle rencontre un épaulement 120 à l'extré- mité de la tige 44.
La tête de dégagement 116 maintient ainsi les trois pièces déjà enfilées sur la partie inférieure de la
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tige 44. La tête de dégagement 116 est ensuite bloouèo par une broche 122 qui est passée transversalement dans la tête 116 et
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pénètre dans la tige 44 Sur les Fies. 1C et 4 des dessins, le dispositif d'ac- coupleaent 32 comprend une partie tubulaire plus épaisse 124,
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plusieurs bras de flexion 126, et plusieurs doigts d'accouple- ment 128. La partie tubulaire 124 est filetée et taraudée en 130 et 132 respectivement, Des épaulements annulaires supérieur et inférieur 134 et 135 sont également prévus à la périphérie ex. térieure de la partie tubulaire 124.
Les bras de flexionl 126 sont fixés à l'extrémité de la partie tabulaire 124 et en f. partie, deux bras 126 étant utilisée dans cet exemple de l'in vention* Chaque bras 126 descend de la partie tabulaire 124 et a la forme d'une lame relativement droite.
L'épaisseur du bras de flexion 126 est relativement faible pour lui permettre de fléchir, l'articulation de chaque bras de flexion 126 sur la partie tubulaire 124 qui sert de point de pivotement permet- tant la flexion de chaque bras 126, comme indiqua en 136. Un doigt d'accouplement 128 est fixé à l'extrémité de chaque bra flexible 126. Chaque doigt d'accouplement 128 a la forme d'un segment de tube.
Plusieurs dents aunulaires et parallèles 138 sont formées à la périphérie extérieure de chaque doigt d'ac- couplement 128, ces dents attaquant des dents complémentaire* 140 formées sur chaque bras supérieur 142 de la barre de comman- de 10, Une partie conique 144 est formée à la périphérie inté- rieur* du doigt d'accouplement 128 en face de sa partie dentée, contre laquelle la partie arrondie 115 de la tête de blocage 114 est amenée par le ressort 112.
L'entrée des doigts 128 dans la périphérie intérieure des bras de barre de commande 142 est facilitée par le biseautage de l'extrémité inférieure des doigts d'accouplement 128, comme représenté en 146. Dans cet exemple, chaque doigt d'accouplement 128 attaque deux bras supérieurs 14 de barre de commande, comice représenté sur la Fig.4. Un guide d'accouplement 148 est associé au dispositif d'accouplement 32.
Le guide d'accouplement 148 est cylindrique et comporte plusieurs fentes radiales 150 qui s'y étendent longitudinalement de ma- nière que chaque tente 150 puisse recevoir son bras supérieur de barre de commande 142 correspondant . La fente 150 va du bas du
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du guide d'accouplement 148 jusqu'à un point légèrement au-des- aus des bras supérieure 142, comme représenté en 152, (Fig.lC).
Dans cet exemple, les fentes 150 sont à 90 les unes des autres et correspondent au nombre de bras 142 de la barre de commande 10, quatre fentes 150 étant utilisées* Le guide d'accouplement 148 engage l'extrémité supérieure de la barre de commande 10 par l'introduction des bras supérieurs 142 de la barre de comman- de dans les tentes 150. Cette introduction est facilitée par le biseautage de l'extrémité inférieure du guide d'accouplement 148 en des points adjacents aux fentes 150 (non représentés).
Avant d'accoupler le dispositif d'accouplement à l'extré- mité inférieure de l'arbre d'entraînement 14, on enfile le guide d'accouplement 148 sur la partie tubulaire 124 du disposi- tif d'accouplement 32, jusqu'à ce qu'il en atteigne l'extrémité inférieure 135. Le guide d'asseutiement 14a est alors resulé jusqu'à ce qu'il soit aligné sur le dispositif d'accouplement 32 comme représenté sur la Fig.4. Une épaisseur annulaire 154 est ensuite placée de manière à porter fermement contre l'épau. lement supérieur 134 et la surface supérieure du guide d'accou- plement 148.
Des broches 156 sont introduites transversalement à travers le guide d'accouplement 148 pour pénétrer partielle- ment dans la partie tubulaire 124 de manière à maintenir le bon alignement entre le guide d'accouplement 148 et le dispositif d'accouplement 32.
DASHPOT
Lorsque la barre de commande 10 est larguée pour arrêter rapidement la réaction en chaîne dans le noyau du réacteur,l'éner- gie due au choc de fin de course est absorbée par un amortisseur de choc ou dashpot 30. Le dashpot 30 comprend un tube borpne 158 ouvert vers le bas fixé rigidement à l'arbre d'entraînement 14 de façon décrite ci-après, un tube borgne 160 ouvert vers le haut et coulissant dans le tube 158 dans le sens de la longues de l'arbre d'entraînement 14, et un ressort amortisseur 162 qui
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maintient normalement les deux tubes 158 et 160 dans une posi- tîctt écartée l'un de l'autre.
Le tube 158 comporta une bride 164 à son extrémité supérieure, dont le diamètre est inférieur à ge- lui du diamètre intérieur de la gaine 12. La bride 164 crée une
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force de décélération pendant la descente de la barre de coraanom
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de 10, it4nc donné l'opposition créée par la descente de la bride 164 dans l'eau qui l'entoure. La résistance créée par 1a
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bride 164 est déterminée par l'espacement entre la bride 164 et la gaine 12, étant donné qu'un grand espace permet à l'eau de N'échapper plus rapidement d'en dessous de la bride 164 et crée ainsi un moindre ralentissement.
Le tube 158 comporte également au idoine une ouverture radiale 166 à son extrémité supérieure pour évacuer tout gaz emprisonné dans le dashpot. Le tube 160 est
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maintenu longitudinalement conte indiqué par la référence 168. A mesure que les deux tubes 158 et 160 se recouvrentla dis- tance entre eux devient plus faible, laissant échapper de moins en moins d'eau du dashpot 30 par l'intervalle* Ceci procure un moyen de commander la vitesse à laquelle l'eau dans le
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dashpot 30 peut s'échapper, ce qui à son tour eom-nande le ralen- tissement produit par l'eau emprisonnée dans le dashpot 30.
Le tube inversé 160 comporte une bride 172 à son extrémité inférieure Le diamètre de la bride 172 est suffisant pour qu'elle puisse en-' trer en contact avec les parties intérieures de l'arrêt 18 du dashpot.
Un écrou de blocage 178 et le tube 158 sont enfilés sur
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l'arbre d'entraînement z. comme indiqué par le chiffre de réfé- renée 176. Le ressort de dashpot 162 et le tube 160 sont ensuite enfilas sur l'arbre d'entraînement 14* Le ressort 162 est com- primé suffisamment pour permettre d'enfiler le dispositif d'ac-
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couplement 32 et son guide d'accouplement associé 148 sur 3.'ex- tiféaité inférieure de l'arbre d'entraînement 14, coma* représen- ta par le chiffre de référence 132, jusau#à ce que le disposi- tif d'accouplement 32 entre en contact avec un épaulement 178
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d% l'arbre d'entraînement 1/..
!,# dispositif d'accouplement 32
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et le guide d'accouplement 148 sont alors fixés à l'arbre d'en- traînement 14 en introduisant transversalement plusieurs brochai
156 à travers le guide d'accouplement 148, le dispositif d'accou- plement 32 et partiellement dans l'arbre d'entraînement 14.
Le tube 158 est alors vissé de manière à obtenir la course dé- sirée du dashpot entre les tubes 158 et 160. Le tube 158 est ensuite fixé à l'arbre d'entraînement 14 en introduisant trans- versalement plusieurs broches 180 à travers le tube 158 et dans l'arbre d'entraînement 14. L'écrou 174 est ensuite amené contre la partie supérieure du tube 158 avec une force prédéterminée.
L'écrou 174 est fixé à l'arbre d'entraînement 14 en introduisant transversalement une broche de blocage 182 à travers cet écrou et partiellement dans l'arbre d'entraînement 14. Toutes les broches mentionnées ci*dessus viennent à fleur ou sont légère- ment noyées dans la surface extérieure de l'organe extérieur à travers lequel passe la broche. Toutes les broches Sont retenues par un moyen convenable, par exemple par soudure, ou par matage de la circonférence du trou dans lequel elles sont logées.
FONCTIONNEMENT DO DESACCOUPLEMENT D'UNE BARRE DE COMANDE.
Au départ , la barre de commande 10 est complètement enfoncée dans le noyau du réacteur (non représenté)te désaccou- plement de la barre de commande 10 de l'arbre d'entraînement 14 sera décrit en premier lieu, étant donné que les dessins annexés représentent la position relative de toute*' les parties avec la barre de commande 10 complètement enfoncée dans le noyau.
En premier lieu, le poussoir 72 est complètement enfoncé et main- tenu dans cette position contre l'action du ressort 80. Ceci aligne la gorge 76 du poussoir 72 et les ouvertures radiales 66 de la cage à billes 58. La tête de désaceoupleaent 82 est alors fermement saisie à la rainure 84 et soulevée. Le soulèvement de la tête 82 fait monter la cage à billes 58, étant donné que celle-ci est fixée à la tête 82 par les broches 106.
Le soulève- ment de la café 58 pousse les billes 90 Contre la surface de came supérieure 94 de l'arbre de commande 14, qui force les bil-
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les 90 à entrer danl5 la gorge flô et à sortir de la rainure 92 de l'arbre d'entraînement 14. fi ci permet à la cage à billes zut do monter tandis que l'arbre d'entraînement l.t, reste stationnaire.
Dès que les billes 90 ont dépassé la rainure 92, le poussoir 72 peut être relâché. Cependant, il est souhaitable de maintenir le poussoir 72 enfoncé de manière à permettre aux billes 90 d rouler librement contre la surface intérieure de l'arbre d'en- traînement 14 pendant leur montre. Si on relâche le poussoir 72, le ressort de poussoir 80 pousse vers le haut contre le collier
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74 et produit ainsi une poussée de la surface de C.lUe 78 contre des billes 90, forçant les billes 90 contre la surface intérieure de l'arbre d'entraînement 14. Ceci produit une friction plus '
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élevée pendant la montée des billes 90, étant donné que ces bil- ;
les sont poussées contre la surface intérieure de l'arbre d'en-
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traînement 14 Stationnaire. Etant donné que la tige de désae coup!.';!ment 44 est fixée à la cage à billes ,8 par une broche 70, la tîJte 82 en montant entraîne également la tige de 463accot- pleene.it 44. Cette tige 44 coulisse de bas en haut à travers la butée supérieure 54 de ressort, qui est fixée à l'arbre d'en- traînement 14 par une broche 102, et par conséquent reste-en pla-
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ce. En Montant, l'épauleuent 46 de la tige de désaccouplement 44 vient porter contre le collier 50 et le manchon 4à coapritae le ressort 52 contre la butée supérieure de ressort 54 qui est fixe. La montée de la tête 82 est arrêtée lorsque le manchon 48 vient en contact avec le bas de la butée supérieure de ressort 54 qui est fixe.
Le contact entre le manchon 48 et la butée supérieure de ressort 54 a lieu avant que les billes 90 n'arrive:' à la partie supérieure de l'arbre d'entraînement 14. Sans cela, bi les billes 90 pouvaient monter au-dessus de l'arbre d'en.. traînement 14, elles sortiraient des ouvert,ires radiales 66 et tomberaient à l'intérieur de l'arbre d'entraînement 14, et se perdraient probablement dans le noyau du réacteur.
En montant la tige de désaccouplement 44 entraîne également la tête 116 qui y est fixée par la broche 122. La tige 44 coulisse dans la
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tête de blocage 114 jusqu'à ce que la tête :116 vienne en contact avec elle. En continuant à monter, la tige 44 et la tête de dégagement 116 entraînent la tête 114 vers le haut.
La tige 44 doit remonter jusqu'à ce que le dessous de la tête 116 vienne légèrement plus haut que le dessus de la partie tronconique 144 de la surface intérieure des doigts d'accouplement 128 pour leur permettre de se déplacer suffisamment vers l'intérieur et ainsi permettre le dégagement complet des dents 138 des doigts d'accouplement 128 d'avec les dents complémentaires 140 des bras supérieurs de commande 142. Pe plus, lorsque la tète de blocage 114 est remontée, cette tête comprime le ressort de blocage 112 contre la butée de ressort inférieure 110, qui est maintenue en place par l'épaulement 108 de l'arbre d'entraînement ! 14.
Lorsque la tête de dégageront 116 est suffisamment remon. tés comme décrit, l'arbre d'entraînement 14 se trouve saisi fermement à hauteur de la rainure 34. L'arbre d'entraînement 14 est soulevé en soulevant simultanément la tête de désaccouple- ment 82, de manière à maintenir la même position relative entre la tête 116 et les doigts d'accouplement 128. En montant, l'ar- bre d'entraînement 14 fait monter le dispositif d'accouplement 32 et le guide d'accouplement 148, étant donné qu'ils sont tous deux fixés à l'arbre 14 par les broches 156.
Les dents 138 et 140 du dispositif d'accouplement 32 produisent en montant une action de came qui déplace les doigts d'accouplement 128 vers l'intérieur, désaccouplant ainsi complètement les doigts d'accou- plement 128 des bras supérieurs 142 de barre de commande. Pour un coefficient de friction atteignant 0,8, on obtient un désac- couplement sûr en choisissant des angles convenables! pour les dents.
Le déplacerait vers l'intérieur des doigts d'accouplement 128 fait fléchir simultanément les bras de flexion 126 vers l'in- térieur à partir de leur point de pivotement 136, Lorsque les doigts d'accouplement 128 sont résumas au-dessus d la partie
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supérieure des bras supérieurs de commande 142, la tâte de désac- couplement 82 peut être relâchât.
Lorsque cette tète est rela" oh6te le ressort 52 primitivement comprimé agit contre le collier 50. te collier 50 agit contre 1'épaulèrent 46 et force la tige de désaè)Ouplem81t 44 à descendre jusqu â ce que la tète de désac- couplement 82, qui est fixée à la tige de désaccouplement 44 par la cage à billes 58, vienne en contact avec l'arbre d'entrat-'
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netamt 14.
Simultanément, le ressort de blocage 112 précédèrent comprit agit contre la tête de blocage 114 et la force à des- cendre, jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la partie tron- conique 144 des doigts d'accouplement 128, déplaçant ainsi ces doigts d'accouplement vers l'er.eur. L'arbre d'entraînement 14 et les parties associées peuvent alors être retirée en les j
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Soulevant à l'aide d'un outil de manipulation à distance (non représente),le saisissant par la rainure 34.
En montant, l'arbre d* entraînement 14 coulisse dans le tube 160 et fait remonter simultanément le tube 158 qui est
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fixé à l'arbre d'entraînement 14 par les broches 180, jusqu'à ae ; qu'il ne reste plus qu'un faible recouvrement des tubes 158 et ;
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l60< A ce moment, le dispositif d'accouplement 32 vient en con- tact avec le fond du tube 160 et le fait remonter, de manière à maintenir un recouvrement constant entre les tubes 158 et 160.
L'arbre d'entraînement 14 peut également être remonta en soulevant simplement la tête de désaccouplement 82 sans de- voir saisir et soulever séparément l'arbre d'entraînement par la rainure 34. Ceci N'obtient en soulevant la tête de désaccouple- ment 82 comme décrit précédemment. Dans cette variante, cepen.
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dant, on soulève la tête de désaocouplement 82 jusqu'à ce que le manchon de désaccouplement 48 vienne en contact avec la butée supérieure 54 de ressort, qui est fixée à l'arbre d'entraîneatent 14 comme décrit précédemment, La téta de désaccouplement 82
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entraîne alors avec elle la tige de désaccouplement I,lr.
La tige de désaccouplement 44 agit alûfrs contre le manchon de désaccouple-
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ment 48 par l'intermédiaire de l''epau3eaent 46* Le manchon de désa< couplement 48 fait alors monter la butée supérieure de ressort 54 qui son tour fait monter l'arbre d'entraînement 14, étant donné que la butée de ressort 54 *et fixée à l'arbre d'entraînement 14 comme décrit précédemment. De cette façon, la tête de dé-
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saecoupleaient 82 peut être utilisée pour remonter l'arbre d'en- traînement 14 et toutes ses parties associées.
ACCOmLl'iin..J'14RI!illJ D Clf aN,r, Pour accoupler l'arbre d'entraînement 14 à une barre de
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COd8 10, l'arbre d'entraînement 14 est descendu jusqu'à ce que le bas du dispositif d'accouplement 32 vienne en contact avec la partie supérieure des bras supérieurs 142 de la barre de com-
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mande.
On tourne l'arbre d'entraînement juzougà ce que les bras 142 soient en ligne avec les fentes associées 150 du guide d'accouplement 148. L'arbre d'entraînement 14 est ensuite descen- du jusqu'à ce que le dispositif d'accouplement 32 vienne en con-
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tact avec les dents 140 des bras 142 * La tête de blocage lu est alors soulevée comme décrit précéderaient. L'arbre d'entraîne-
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ment 14,
avec la tête de blocage 114 soulevé"* est alors descen- du jusqu'À ce que le dispositif d'accouplement 32 engage complète- ment les bras 142 de la façon décrit* ci-dessus pour le désac- couplement du dispositif d'accouplement 32 des bras 142. Le dispositif d'accouplement 32 ne peut descendre trop bas étant donné que le bas de ce dispositif est arrête dans sa descente par la parti* supérieure de la barre de commande cruciforme 10, comme indiqué a 184, Cependant, le dispositif d'accouplement 32 peut être descendu jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec
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la surface supérieure 184 de la barre de commande 10., à ce point,
la tête de désaccouplement 82 peut être lichée de manière que la tête de blocage 114 porte contre la partie tronconique 144 des doigts d'accouplement 128. A ce moement, les pointes des dents 138 et 140 sont les une' en face des autres* Par conséquent) une légère montée de l'arbre d'entraînement 14 engage les dents
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138 et ut, étant donné que la tête de blocage U4 qui porte
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contre les doigt* d'accouplement 128 engage les dents 138 et j 140 avec l'aide des faces de came des dents 138 et 140.
Même avec des coefficients de friction entre les dents 138 et 140 aussi faible)' que 0,2, dans certaines applications de l'invention,le
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défaocouplement de la barre de commande est empêché par la l. du ressort de blocage 112 agissant sur la tête de blocage 114, qui paisse -les doigta d'accouplement 128 contre les bras supé-
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,1eUP1 142 de 7,a barre de commande.
.):6RtQ!LUQ...I!"'fitlf.Q.t.
Lors de la descente par gravité de la barre de commande 10, de l'arbre d'entraînement 14 et du mécanisme associé, le tube 160 est arrête dans sa descente lorsqu'il entre en' contas
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avec 1* extrémité supérieure de l'arrec de daehpot 18. Quoique 1" tube 160 soit arrëtêj le tube 1 84iHttlf\\1' foi dessentira ru le tube 140. boreniie le tube .d descend, la barre de commande 20 est U4célér îe par la compression du ressort ce dashpot 3,6lit le ralentissement décrit préoédemaent produit par la bride 164 du tube 18, et l'échappement oQ,l1l1and de l'eau du dashpot 30j com- me décrit pr oâdem4ent.
Un espace 170 est Maintenu entre l'extré- mité inférieure du tube 158 et la bride 172 du tube 160, étant donne nue le bout de la barre de commande 10 vient en contact avec un positionneur de barre de commande (non représenta) situe au fond de la cuve du réacteur. La barre de com ,ande 10
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entre en contact avec le DOIS1t10nneur vers la fin de sa descente. Le positionneur de barre de commande (non représente) empêche par conspuent 1* extrémité inférieure du tube 158 de frapper Centre la bride 172 du tube 160.
Qn a décrit un mécanisme de blocage 28 monté dans la
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tête de désoccottplempnt 82. Le mécanisme de blocage 28 comprend ni% peussoir 72 actionné par un ressort de poussoir 80 et les
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billes zip. La tête de désaccouplement 82 est fermement bloquée sur l'arbre d'entraînement 14 lorsque les billes 90 sont pouss,à dans la rainure 92 de cet arbre. Le désnccol1plement entre le
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dispositif d'accouplement 32 et la barre de commande 10 se fait par une descente du poussoir 72 et ensuite une monté de la tête de désaccoulplement 82 en maintenant simultanément le pous- soir 72 enfoncé.
Par consentent, la barre de commande 10 ne peut âtre désaccouplée de l'arbre d'entraînement 14 par inad- vertance.
On a décrit dans ce qui précédé un nouveau dispositif de blocage positif. Le dispositif de blocage suivant l'invention, quoique décrit ci-dessus avec référence à un mécanisme d'entraï- nement de barre de commande associé à un réacteur nucléaire, peut évidemment être adapté à d'autres applications de blocage, et en particulier celles où le dispositif de blocage doit se trouver à distance du point d'accouplement.
Des modifications peuvent être apportées à l'exemple de mdalisamion déeris si-dassus sans sortir du cadre de 1* Invention.
REVENDICATIONS.
1.- Mécanisme de blocage libérable pour un arbre tubulaire, caractérise en ce qu'il comprend un arbre tubulaire comportant une rainure (92) dans sa surface intérieure, un manchon (58) qui peut coulisser dans l'arbre, ce manchon comportant dans sa paroi au moins une ouverture (66) pouvant venir en ligne avec la rainure (92) , un moyen d'accouplement (90) prévu dans cette ouverture d'où il peut faire saillie pour relier l'arbre et le manchon, et un dispositif (72) pour faire sortir le moyen d'ac- couplement en prise avec l'arbre et le manchon.
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Locking device *
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The present invention relates to a locking device for a linearly actuated coupling mechanism, and more preferably, to a positive locking device which supports.
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fishing that a control bar is inadvertently uncoupled
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of a coupling mechanism provided at the end of its drive shaft is in a nuclear reactor.
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Throughout the following description, we will see at * the
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described positive blocking device can you adopt feeileatent
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for other uses * In this memo, however, the
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The locking situation of the invention is easily described with reference to the coupling mechanism normally forming part of the mechanism.
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ne drive control rods of a reactor nue1wres particularly a pressurized water nuclear reactor.
In this reactor, a core is often supported in a mass of circulating cooling water. The core consists of elongated fuel elements suspended parallel between
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them and cOnLl8nd bars. shaped so as to be able to; trt;
inserted between selected groups of fuel elements - Fuel elements often contain at least part of a
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Fissile isotope such as IT233, Tri 235 or Pu239 in 10OU01 a controlled chain reaction is initiated, in a known manner, by: atomic reaction of this isotope with thermal neutrons The chain fraction is controlled or stopped by the adjustment of the bars of command, which are at least partly composed
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a thermally neutral absorbing material, such as cadmium, boron, cobalt or their alloys.
To minimize the hazard when removing or reclassifying fuel elements from a reactor, it is
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desirable that the control rods remain released or coapl. / deeply embedded in the reactor core. It is therefore necessary to disengage or uncouple the control rods from their drive shafts in order to be able to remove the fuel elements suspended in the reactor core. , this effect,
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current drive shafts have a dessccou- rod. plement provided with a disconnecting head at its end (, upper, outside the pressure vessel of the reactor.
The disconnect rod passes longitudinally through the center of
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drive shaft and joins a coupling device clamped to the lower end of the drive shaft and re-
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Ile in turn at the command bar. To disconnect the control bar from the coupling device, it is simply necessary to exert an upward pull on the uncoupling head. During the operation of the reactor, the disconnect head can be accidentally lifted, disengaging
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scouplw the control rod of the coupling device.
If such an accident occurs when the control bar is partially or fully withdrawn, the control bar will in-! rushes freely into the core until it reaches its po
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sition completely sunk, in which it comes brutal. ment stop against a stop generally provided for this purpose in the lower part of the. reactor vessel. Such a sudden stop can easily damage the control bar which can
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weigh up to approximately 500 pounds (227 kg).
The control rod can also deform due to the impact of the impact and get stuck between adjacent fuel elements, posing a problem.
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blfcne difficult to extract, given the activity of a. rector when in operation.
However, the object of the present invention is to provide a novel locking mechanism with a novel locking arrangement for a coupling mechanism moving linearly.
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a positive blocking device which prevents the accidental displacement of a control bar from its drive shaft in a nuclear reactor; the uncoupling of the eoaande bar by two or
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several separate operations so as to prevent accidental disconnection of the control bar from its drive shaft.
Briefly said, we achieve these goals, according to the present
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invbntion, by providing a locking mechanism mounted in the linear trailing shaft or associated with this shaft, the locking mechanism here being mounted in a disaccotiplament head located at the upper end of a rod of uncoupling.
The disconnect rod passes longitudinally through the center of the drive shaft and is connected to a coupling device. The coupling device is fixed in turn
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at the lower end of the drive shaft tt allows coupling a driven member or control bar to the drive shaft
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train and allows coupling a driven member or control bar to the drive shaft. The coupling device can only be disconnected from the control rod if the disconnect rod is raised.
The positive locking mechanism provided in the disconnect head has a spring actuated plunger and several movable retainers or locks. The disconnect head is securely locked onto the drive shaft by locking elements. which are partially amended in a groove or a re-entrant of the drive shaft, while the other part of each element remains in an opening of a sleeve attached to the disconnect head.
The coupling device is uncoupled from the control rod by lowering the pusher and then raising the uncoupling head while the pusher remains lowered. This allows the locking members to come out of the groove provided in the drive shaft, frees the drive shaft from the disconnect head, and allows the disconnect head as well as the disconnect rod to be lifted. attached to it. Raising the disconnect rod in turn disengages the control rod from the coupling device.
Thus, two separate and distinct movements are necessary to disconnect the control bar from the coupling device, namely pressing the pusher to lower it and then pulling on the uncoupling head to raise it while that the pusher remains lowered.
Other aims and advantages of the present invention will emerge from the description given below with reference to the accompanying drawings, in which:
Figs.1A, 1B and 1C sa complete and show a sectional view of the biosage mechanism, a coupling device, and parts connecting the locking mechanism to the coupling device according to the present invention;
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FIS.2 is a section along the line XI-11 of the Fît..Ltj, and represents the blocking members blocked in a groove of
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the drive shaft;
fig. 3 is a section along the line 111 * 111 of F1 *> 1a, and shows how the upper locking spring is
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attached to 1 # drive shaft; Fig. 4 is a stroke along the line 11-11 of the Fif -1C, and represents the upper part of the dsacoouplment device On the Pigo-1 to 4 of the drawings *, and more pxrtiou., 3àretnnt on the 'i.,
the example of the invention shown is particularly intended for use with a driven member or control bar 10 of cruciform section which is carried to move in a tubular transverse action gain * 12 by a tubular support or shaft. control bar drive 14.
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In the description, the terms "of forste tubttlaireu and tubular element * define not only a tubular element.
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lairt whose cross section is delimited by two concentric circles, but also any element of transverse section.
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versale hollow. In the broadest sense, these terms include any element traversed longitudinally, partially or entirely, by an opening.
The tubular sheath 12 rises up to the upper zone of the reactor and is carried by an upper sheath support plate (not shown) * It descends to a point slightly above a support plate
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top 16 of the core and covers a dashpot stop z, cruoî. overall, through the water, the control bar passes through
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control 10 * the dashpot 19 protrudes a relatively small distance upwards from the upper core support plate 16, as indicated by reference numeral 20 (Fig.lB) and is
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attached to the top of In plate 16.
4 this end, four plates 22, generally rectangular in shape, are fixed
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to the lower part of the dashpot 18 by 2t welds ,. The
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Plates 22 are in turn bolted to support plate 16 by bolts 26 (Fig.4).
Fig. 1 of the drawings shows the drive shaft 14 coupled to the control rod 10, which is slashed or fully inserted into the reactor core (not shown). The parts described below and relating to the drive shaft 14 include a locking mechanism 28 located at the top of the drive shaft 14, a dashpot 30 at the inner part of the drive shaft. drive 14, and a coupling device 32 permanently attached to the lower end of drive shaft 14 and coupled to control bar 10.
A known control rod drive mechanism (not shown) which drives the associated drive shaft 14 is located vertically above the reactor vessel outside thereof. Driveshaft 14 rises vertically from stopper 18 through a central opening in the control bar drive mechanism.
A groove 34 is formed at the outer periphery of the drive shaft 14 at its upper part. Groove 34 has cam surfaces 36 formed at its upper and lower ends, which are necessary to grip a tool. (not shown) used to remove drive shaft 14.
Several radial openings 38 formed in the drive shaft 14 are distributed longitudinally on this shaft 14 to allow water to escape through the shaft 14 during the release of the control rods. A toothed portion 40 provided on the outer periphery of the drive shaft 14 extends lengthwise between the upper portion of the reactor vessel (not shown) and the portion. top of the control bar drive mechanism (not shown) and is engaged by the control bar drive mechanism during removal or depressing of the control bars 10.
The tabular drive shaft 14 is hollow at 42 over its entire length.
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A disconnect rod 44, which extends from the lower end of the locking mechanism 28 and joins the supersurface end of the coupling device 32, has a shoulder 46 at a point approximately one part of its total length. Before inserting the disconnect rod 44 into the drive shaft 14, a sleeve 48 with a collar 50 is slid over the upper part of the disconnect rod 44 and lowered until the collar 50 meets shoulder 46. Sleeve 48 extends a distance above collar 50, to an end described and hereinafter.
A spring 52 is then threaded on the rod 44 and the sleeve 48 to abut against the collar 50. An upper stop 54 of the spring is then threaded on the rod 44 and bears against the upper part of the spring 52. An annular groove 56 is also provided in the outer surface of the annular stop 54.
BLOCKING MECHANISM.
A ball cage 58, substantially tubular over its entire length, has a threaded blind hole 60 at the lower end, leaving above this hole a solid part or separation 62. The rest of the cage 58, above of partition 62, is tubular and has an outer threaded portion 64 at the upper end. A little above its part 62, the cage 58 has several radial openings 66 in the same horizontal plane. In this exemplary embodiment of the invention, three radial holes 66 are provided in the ball bearing 58.
The cage 58 is screwed onto the rod 44, which has a threaded upper part as shown at 68, until the upper end of the rod 44 comes into contact with the bottom of the separation 62. The cage 58 is then locked. on the rod 44 by a pin 70, which passes transversely through the cage 58 and penetrates a certain depth into the rod 44. The rod 46 and the parts already assembled are finally
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Ides in the upper part of the drive shaft 14 up to the radial openings 66 of the cage 58.
A collar 74 provided slightly above the upper part of a pusher 72 is part of it. A groove 76 is formed at the lower part of the pusher 72, at its outer periphery. The groove 76 forms a cam surface 78 at a lower end.
A pusher spring 80 is threaded onto pusher 72 from its lower end * Pusher 72 is then inserted into the top of cage 58 and held in place by partially screwing a tabular-shaped disconnect head 82 onto it. the upper part of the cage 58, as indicated by the reference numeral 64. your head 82 has a groove 84 and a cam surface 86 which are similar to the groove 34 of the driveshaft and cam surfaces 36 of the previously described drive shaft. Groove 84 allows a remote manipulation tool (not shown) to lift head 82.
The head 82 comprises at its upper end an annular lip 88 turned outwards, against which the collar 74 of the pusher normally bears. The pusher 72 is then pushed into the ball cage 58 until the groove 76 of the pusher 72 is visible through the openings 66 of the ball cage 58. A ball 90 is then placed in any of the three openings 66 of the cage 58. An annular groove 92 having upper and lower running surfaces 94 and 96 is provided at the inner periphery of the drive shaft 14, slightly below the groove 34 of the shaft, at its outer periphery.
The annular reenter 97 (Fig.2) formed in the drive shaft 14 by the groove 92 and the rod surfaces 94 and 96, is large enough to receive a part of each ball 90. Two parallel blind holes 98 are provided. at the inner periphery of the drive shaft, slightly below the groove 92, substantially crossing the drive shaft 14 transversely to the axis
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longitudinal section of this arbret have enlarged parts 100 facing in the same direction, as shown in Fig.3.
While the pusher 72 is held in the ball cage 58, 108 previously assembled parts are inserted further into the drive shaft 14 until the groove 56 in the upper spring stopper 54 comes into place. lifter on the two transverse blind holes 98 of the drive shaft 14. A pin 102 is then inserted into each of the transverse holes 98 so as to block the retaining stop 54 on the drive shaft 14. The pusher 72 is then released.
However, the pusher 72 does not move when released, since the balls 90 are located some distance all from the groove 92 and are partially housed in the radial openings 66 of the cage. balls 58 and partially in the groove 78 of the pusher 72, preventing relative movement between the pusher 72 and the ball cage 58.
The head 82 is then screwed further on the ball cage 58 until this cage covers the balls 90. This is due to the fact that the screwing of the head 82 causes the cage 1 ball 58 to rise relative to the shaft. drive 14, while the bottom of the head 82 simultaneously comes into contact with the upper part of the drive shaft 14. When the ball cage 58 is raised, a space 104 is formed between the stops. spring retainer 54 and the end of the ball cage 58.
In addition, the case * & balls 58, while going up, makes the balls 90 go up until they come to face the groove 92 in the drive shaft 14. At this point, the push spring - Evening 80 which is still compressed, acts again against the lip 88 of the pusher 72, forcing the latter to rise. As the pusher 72 rises, the cam surface 78 pushes the balls 90 out of the groove 76 in the groove 92 and thus locks the cage 58 on the drive shaft 14.
90 balls are
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then held * in this position by the lower part *
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of the pusher 72, the full diameter part of which is raised opposite the balls 90 by the pusher spring 80. The rise of the pusher 72 is stopped by the collar 74 which abuts on the lip 88 at the upper part of the head 82 The head 82 is then unscrewed by half a turn, so as to slightly lower the ball cage 58 to allow the balls 90 to be housed freely in the groove 92 of the drive shaft 14.
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and the openings 66 of the ball cage 58.
During this process, the ball cage 58 is prevented from rotating by holding the lower end of the rod 44 with a suitable tool. The head 82 is then locked on the ball cage 58 by the transverse insertion of several pins 106, two pins 106 being used in this example at the lower part.
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laughing * of the head 82 and entering the ball cage 58. jÇjN ",,, hi P, tcC9YP.
An annular shoulder 108 is provided inside the drive shaft 14 (rig.1C) at a small distance above the end of the drive shaft 14 * A lower tubular stop 110 of spring, a locking spring 112 and a head
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lock 114 are threaded onto rod 44 from its lower end. The locking head 114 is tubular and its
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outer periphery is rounded at its lower end as shown in 115. A tribu- lar release head 116 is screwed onto the lower part of the rod 44, as shown.
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at 118, jusoii9à that it meets a shoulder 120 at the end of the rod 44.
The release head 116 thus maintains the three parts already threaded on the lower part of the
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rod 44. The release head 116 is then locked by a pin 122 which is passed transversely in the head 116 and
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enters the rod 44 Sur les Fies. 1C and 4 of the drawings, the coupling device 32 comprises a thicker tubular part 124,
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several flexion arms 126, and several coupling fingers 128. The tubular part 124 is threaded and tapped at 130 and 132 respectively. Upper and lower annular shoulders 134 and 135 are also provided at the periphery ex. terior of the tubular part 124.
The flexion arms 126 are attached to the end of the tabular portion 124 and at f. part, two arms 126 being used in this example of the invention * Each arm 126 descends from the tabular part 124 and has the shape of a relatively straight blade.
The thickness of the flex arm 126 is relatively small to allow it to flex, the articulation of each flex arm 126 on the tubular portion 124 which serves as a pivot point allowing the flexion of each arm 126, as indicated in 136. A coupling finger 128 is attached to the end of each flexible bra 126. Each coupling finger 128 is in the form of a segment of a tube.
Several aunular and parallel teeth 138 are formed at the outer periphery of each coupling finger 128, these teeth engaging complementary teeth * 140 formed on each upper arm 142 of the control bar 10. A tapered portion 144 is formed. formed at the inner periphery * of the coupling finger 128 opposite its toothed part, against which the rounded part 115 of the locking head 114 is brought by the spring 112.
Entry of the fingers 128 into the inner periphery of the control bar arms 142 is facilitated by bevelling the lower end of the coupling fingers 128, as shown at 146. In this example, each coupling finger 128 engages two upper arms 14 of the control bar, shown in Fig.4. A coupling guide 148 is associated with the coupling device 32.
The coupling guide 148 is cylindrical and has several radial slots 150 which extend longitudinally therein so that each tent 150 can receive its corresponding upper control bar arm 142. Slot 150 goes from the bottom of the
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from the coupling guide 148 to a point slightly above the upper arms 142, as shown at 152, (Fig.lC).
In this example, the slots 150 are 90 from each other and correspond to the number of arms 142 of the control bar 10, four slots 150 being used * The coupling guide 148 engages the upper end of the control bar 10 by the introduction of the upper arms 142 of the control bar into the tents 150. This introduction is facilitated by the bevelling of the lower end of the coupling guide 148 at points adjacent to the slots 150 (not shown). .
Before coupling the coupling device to the lower end of the drive shaft 14, the coupling guide 148 is threaded onto the tubular part 124 of the coupling device 32, until until it reaches the lower end 135. The seating guide 14a is then resulated until it is aligned with the coupling device 32 as shown in Fig.4. An annular ply 154 is then placed so as to bear firmly against the shoulder. upper element 134 and the upper surface of the coupling guide 148.
Pins 156 are introduced transversely through coupling guide 148 to partially penetrate tubular portion 124 so as to maintain proper alignment between coupling guide 148 and coupling device 32.
DASHPOT
When the control rod 10 is released to quickly stop the chain reaction in the reactor core, the energy due to the end-of-stroke shock is absorbed by a shock absorber or dashpot 30. The dashpot 30 includes a tube. terminal 158 open downwards rigidly fixed to the drive shaft 14 as described below, a blind tube 160 open upwards and sliding in the tube 158 in the direction of the length of the drive shaft 14, and a damping spring 162 which
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normally maintains the two tubes 158 and 160 in a position spaced apart from each other.
The tube 158 had a flange 164 at its upper end, the diameter of which is less than the inside diameter of the sheath 12. The flange 164 creates a
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deceleration force during the descent of the coraanom bar
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of 10, it4nc given the opposition created by the descent of the flange 164 in the water which surrounds it. The resistance created by 1a
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Flange 164 is determined by the spacing between flange 164 and liner 12, since a large gap allows water to escape from below flange 164 more quickly and thus creates less slowing down.
The tube 158 also preferably has a radial opening 166 at its upper end to evacuate any gas trapped in the dashpot. Tube 160 is
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maintained longitudinally as indicated by the numeral 168. As the two tubes 158 and 160 overlap the distance between them becomes smaller, allowing less and less water to escape from the dashpot 30 through the gap. control the rate at which the water in the
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dashpot 30 can escape, which in turn controls the slowdown produced by the water trapped in dashpot 30.
The inverted tube 160 has a flange 172 at its lower end. The diameter of the flange 172 is sufficient for it to contact the interior parts of the dashpot stop 18.
A lock nut 178 and tube 158 are threaded onto
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the drive shaft z. as indicated by the reference numeral 176. The dashpot spring 162 and the tube 160 are then threaded onto the drive shaft 14 * The spring 162 is compressed enough to allow the threading device to be threaded. -
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coupling 32 and its associated coupling guide 148 on the lower end of the drive shaft 14, represented by the reference numeral 132, until the device of coupling 32 comes into contact with a shoulder 178
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d% drive shaft 1 / ..
!, # coupling device 32
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and the coupling guide 148 are then fixed to the drive shaft 14 by transversely inserting several brochai
156 through the coupling guide 148, the coupling 32 and partially into the drive shaft 14.
The tube 158 is then screwed in such a way as to obtain the desired dashpot stroke between the tubes 158 and 160. The tube 158 is then fixed to the drive shaft 14 by inserting several pins 180 transversely through the tube. 158 and into the drive shaft 14. Nut 174 is then brought against the top of tube 158 with a predetermined force.
The nut 174 is secured to the drive shaft 14 by inserting a locking pin 182 transversely through this nut and partially into the drive shaft 14. All of the pins mentioned above either flush or are light. - ment embedded in the outer surface of the outer member through which the spindle passes. All pins are retained by suitable means, for example by welding, or by matting the circumference of the hole in which they are housed.
OPERATION DO DISCONNECT A CONTROL BAR.
Initially, the control rod 10 is fully inserted into the reactor core (not shown). The disconnection of the control rod 10 from the drive shaft 14 will be described first, since the accompanying drawings show the relative position of all parts with the control bar 10 fully pressed into the core.
First, the pusher 72 is fully depressed and held in this position against the action of the spring 80. This aligns the groove 76 of the pusher 72 and the radial openings 66 of the ball cage 58. The disacoupling head 82 is then firmly grasped at the groove 84 and lifted. Lifting the head 82 raises the ball cage 58, since the latter is secured to the head 82 by the pins 106.
The lifting of the coffee 58 pushes the balls 90 against the upper cam surface 94 of the drive shaft 14, which forces the balls.
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the 90 to enter danl5 the groove flô and to leave the groove 92 of the drive shaft 14. fi ci allows the ball cage zut do go up while the drive shaft l.t remains stationary.
As soon as the balls 90 have passed the groove 92, the pusher 72 can be released. However, it is desirable to keep the pusher 72 depressed so as to allow the balls 90 to roll freely against the inner surface of the drive shaft 14 while being watched. If the pusher 72 is released, the pusher spring 80 pushes up against the collar
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74 and thereby pushes the surface of C.lUe 78 against balls 90, forcing balls 90 against the inner surface of drive shaft 14. This produces more friction.
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high during the rise of the balls 90, since these bil-;
are pushed against the inner surface of the drive shaft.
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drag 14 Stationary. Since the release rod 44 is fixed to the ball cage 8 by a pin 70, the head 82 as it goes up also drives the rod 463 accot- pleene.it 44. This rod 44 slides from bottom to top through the upper spring stopper 54, which is fixed to the drive shaft 14 by a pin 102, and therefore remains in place.
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this. While going up, the shoulder 46 of the uncoupling rod 44 comes to bear against the collar 50 and the sleeve 4à coapritae the spring 52 against the upper spring stop 54 which is fixed. The rise of the head 82 is stopped when the sleeve 48 comes into contact with the bottom of the upper spring stopper 54 which is fixed.
The contact between the sleeve 48 and the upper spring stop 54 takes place before the balls 90 arrive: 'at the upper part of the drive shaft 14. Without this, the balls 90 could rise above. of the drive shaft 14, they would come out of the radial openings 66 and fall inside the drive shaft 14, and probably get lost in the reactor core.
By mounting the uncoupling rod 44 also drives the head 116 which is fixed thereto by the pin 122. The rod 44 slides in the
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locking head 114 until head 116 comes into contact with it. As it continues to rise, rod 44 and release head 116 drive head 114 upward.
The rod 44 should rise until the underside of the head 116 comes slightly higher than the top of the frustoconical portion 144 of the inner surface of the coupling fingers 128 to allow them to move sufficiently inward and thus allow the complete disengagement of the teeth 138 of the coupling fingers 128 from the complementary teeth 140 of the upper control arms 142. In addition, when the locking head 114 is raised, this head compresses the locking spring 112 against the lower spring stopper 110, which is held in place by drive shaft shoulder 108! 14.
When the head will clear 116 is sufficiently remon. tees as described, the drive shaft 14 is firmly grasped at the level of the groove 34. The drive shaft 14 is lifted by simultaneously lifting the uncoupling head 82, so as to maintain the same relative position. between the head 116 and the coupling fingers 128. As they move up, the drive shaft 14 raises the coupling device 32 and the coupling guide 148, since they are both attached to shaft 14 by pins 156.
The teeth 138 and 140 of the coupling device 32 upwardly produce a cam action which moves the coupling fingers 128 inwardly, thereby completely disengaging the coupling fingers 128 from the upper control rod arms 142. . For a friction coefficient of up to 0.8, a safe disconnection is obtained by choosing suitable angles! for teeth.
The inward displacement of the coupling fingers 128 simultaneously flexes the flexion arms 126 inwardly from their pivot point 136, when the coupling fingers 128 are summarized above the portion.
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upper control arms 142, the uncoupling head 82 can be released.
When this head is released the spring 52, originally compressed, acts against the collar 50. The collar 50 acts against the shoulder 46 and forces the release rod open 44 to descend until the release head 82, which is fixed to the uncoupling rod 44 by the ball cage 58, comes into contact with the main shaft.
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netamt 14.
Simultaneously, the preceding locking spring 112 acts against the locking head 114 and the force to descend, until it comes into contact with the truncated portion 144 of the coupling fingers 128, thus moving these coupling fingers towards the er.eur. The drive shaft 14 and associated parts can then be removed by j
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Lifting using a remote manipulation tool (not shown), gripping it by the groove 34.
As it goes up, the drive shaft 14 slides in the tube 160 and simultaneously raises the tube 158 which is
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fixed to the drive shaft 14 by pins 180, up to ae; that there remains only a small overlap of the tubes 158 and;
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160 At this point, the coupling device 32 contacts the bottom of the tube 160 and pushes it up, so as to maintain a constant overlap between the tubes 158 and 160.
The drive shaft 14 can also be raised by simply lifting the disconnect head 82 without having to seize and separately lift the drive shaft through the groove 34. This is achieved by lifting the disconnect head. 82 as described previously. In this variant, cepen.
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However, the uncoupling head 82 is raised until the uncoupling sleeve 48 comes into contact with the upper spring stopper 54, which is attached to the drive shaft 14 as previously described.
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then drives with it the uncoupling rod I, lr.
The uncoupling rod 44 acts against the uncoupling sleeve alûfrs
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48 through the shoulder 46 * The disconnect sleeve 48 then raises the upper spring stopper 54 which in turn raises the drive shaft 14, since the spring stopper 54 * and fixed to the drive shaft 14 as described above. In this way the head of de-
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saecoupleaient 82 can be used to reassemble the drive shaft 14 and all its associated parts.
ACCOmLl'iin..J'14RI! IllJ D Clf aN, r, To couple the drive shaft 14 to a rod of
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COd8 10, the drive shaft 14 is lowered until the bottom of the coupling device 32 comes into contact with the upper part of the upper arms 142 of the control bar.
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order.
The drive shaft is rotated until the arms 142 are in line with the associated slots 150 of the coupling guide 148. The drive shaft 14 is then lowered until the locking device. coupling 32 comes in con-
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tact with the teeth 140 of the arms 142 * The read blocking head is then raised as described above. The drive shaft
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ment 14,
with the locking head 114 raised "* is then lowered until the coupling device 32 fully engages the arms 142 in the manner described * above for disconnecting the coupling device. 32 of the arms 142. The coupling device 32 cannot descend too low since the bottom of this device is stopped in its descent by the upper part * of the cruciform control bar 10, as indicated at 184, However, the coupling device 32 can be lowered until it comes into contact with
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the upper surface 184 of the control bar 10., at this point,
the uncoupling head 82 can be liched so that the locking head 114 bears against the frustoconical part 144 of the coupling fingers 128. At this moment, the tips of the teeth 138 and 140 are one 'opposite each other. therefore) a slight rise of the drive shaft 14 engages the teeth
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138 and ut, given that the locking head U4 which carries
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against the coupling fingers 128 engages the teeth 138 and j 140 with the help of the cam faces of the teeth 138 and 140.
Even with coefficients of friction between teeth 138 and 140 as low as 0.2, in some applications of the invention the
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defaocoupling of the control rod is prevented by the l. of the locking spring 112 acting on the locking head 114, which presses the coupling fingers 128 against the upper arms-
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, 1eUP1 142 of 7, has control bar.
.): 6RtQ! LUQ ... I! "'Fitlf.Q.t.
During the descent by gravity of the control bar 10, the drive shaft 14 and the associated mechanism, the tube 160 is stopped in its descent when it enters' contas
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with the upper end of the stopper 18. Even though 1 "tube 160 is stopped, the tube 1 84iHttlf \\ 1 'faith will release the tube 140. When the tube d goes down, the control rod 20 is accelerated. by the compression of the spring this dashpot 3,6lit the deceleration described previously produced by the flange 164 of the tube 18, and the exhaust oQ, l1l1and of the water from the dashpot 30j as described previously.
A space 170 is maintained between the lower end of the tube 158 and the flange 172 of the tube 160, since the tip of the control rod 10 contacts a control rod positioner (not shown) located at the top. bottom of the reactor vessel. The control bar 10
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comes into contact with the DOIS1t10nneur towards the end of its descent. The control rod positioner (not shown) therefore prevents the lower end of tube 158 from striking center flange 172 of tube 160.
Qn has described a locking mechanism 28 mounted in the
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release head 82. The locking mechanism 28 includes a pad 72 actuated by a pusher spring 80 and
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zip beads. The disconnect head 82 is firmly locked on the drive shaft 14 when the balls 90 are pushed into the groove 92 of this shaft. The disconnection between the
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coupling device 32 and control bar 10 is effected by lowering the pusher 72 and then raising the uncoupling head 82 while simultaneously keeping the pusher 72 depressed.
By agreement, the control bar 10 cannot be inadvertently disconnected from the drive shaft 14.
A new positive blocking device has been described in the above. The blocking device according to the invention, although described above with reference to a control rod drive mechanism associated with a nuclear reactor, can obviously be adapted to other blocking applications, and in particular those. where the locking device must be away from the coupling point.
Modifications can be made to the example of deris si-dassus medicine without departing from the scope of the invention.
CLAIMS.
1.- Releasable locking mechanism for a tubular shaft, characterized in that it comprises a tubular shaft having a groove (92) in its inner surface, a sleeve (58) which can slide in the shaft, this sleeve comprising in its wall at least one opening (66) being able to come in line with the groove (92), a coupling means (90) provided in this opening from which it can protrude to connect the shaft and the sleeve, and a device (72) for exiting the coupling means into engagement with the shaft and the sleeve.