CH626148A5 - Appliance for remotely repairing the tubes of a steam generator - Google Patents

Description

L'invention concerne les générateurs de vapeur d'installations nucléaires. Elle vise plus précisément un appareil pour réparer à distance les tubes d'un générateur de vapeur de telles installations.

Dans les réacteurs nucléaires à eau sous pression, un fluide primaire ou caloporteur est pompé, et traverse un tel réacteur et un générateur de vapeur, les contaminants radioactifs du fluide primaire sont disposés sur les tubes et dans la tête de canalisation du générateur à vapeur, de sorte que les équipes de réparation sont soumises à une radioactivité importante lorsqu'elles travaillent dans cette tête de canalisation.

C'est pourquoi le but principal de l'invention est de créer un appareil qui puisse être conduit à distance et puisse efficacement contrôler et réparer les tubes à l'intérieur du générateur de vapeur afin de réduire l'exposition du personnel aux radiations.

L'invention concerne à cet effet un appareil pour réparer à distance des tubes montés sur une plaque tubulaire dans une tête de canalisation d'un générateur à vapeur ayant un passage d'homme disposé dans cette tête, caractérisé par le fait qu'il comporte une colonne supportée à pivotement et de façon amovible dans cettç tête de canalisation perpendiculaire^ Ia,plaque tubulaire, une flèche montée à pivotement sur cette colonne, un dispositif pour faire tourner la colonne et la flèche avec elle, un dispositif pour faire tourner cette flèche d'une position généralement parallèle à la plaque tubulaire à une position généralement en alignement avec l'axe du passage d'homme, un chariot disposé pour se déplacer suivant la longueur de cette flèche, un dispositif pour déplacer le chariot suivant la longueur de la flèche et pour verrouiller ce chariot avec la flèche en toute position, un porte-outil disposé pour pivoter sur ce chariot de façon à permettre l'alignement d'un outil porté par ce chariot avec l'axe d'un tube et pour permettre la rotation de l'outil et du porte-outil de telle sorte qu'ils passent à travers le passage d'homme, et un dispositif pour déplacer l'outil en ligne droite, ce dispositif étant disposé sur le porte-outil de façon à permettre à cet appareil d'accomplir les opérations de réparation sur les tubes.

L'invention sera plus aisément comprise à la lecture de la description non limitative suivante d'une forme préférentielle de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels des références correspondantes désignent des éléments homologues.

Sur ces dessins:

la fig. 1 représente une coupe verticale partielle d'une tête de canalisation d'un générateur de vapeur avec l'appareil de réparation à distance des tubes installé dans son intérieur;

la fig. 2 représente une coupe verticale partielle d'une tête de canalisation du générateur de vapeur, l'appareil étant dans une autre position;

la fig. 3 est une coupe partielle selon la ligne III-III de la fig. 1 ; la fig. 4 est une coupe partielle selon la ligne IV-IV de la fig. 1 ; la fig. 5 est une coupe partielle selon la ligne V-V de la fig. 4;

la fig. 6 est une coupe partielle selon la ligne VI-VI de la fig. 1 ; la fig. 7 est une vue en bout d'une flèche;

la fig. 8 est une vue en élévation d'une allonge de flèche;

la fig. 9 est une coupe prise selon la ligne IX-IX de la fig. 8;

la fig. 10 est une élévation avec coupe partielle d'un chariot et d'un porte-outil;

la fig. 11 est une vue en élévation d'un outil;

la fig. 12 est une vue schématique d'un cylindre à double action; la fig. 13 est une vue schématique d'un cylindre à simple action. En se reportant maintenant en détail aux dessins, et en particulier aux fig. 1 et 2, il y est représenté une partie d'une tête de canalisation 1 d'un générateur de vapeur nucléaire 2 ayant une plaque tubulaire 3 avec une pluralité de tubes 4 s'étendant à partir d'elle. La tête de canalisation 1 possède, de façon générale, une paroi sphérique 5 et un passage d'homme 7 disposé dans la paroi sphérique 5 pour assurer l'accès à l'intérieur de celle-ci. Une plaque de séparation 9 divise la tête 1 en compartiment d'entrée et compartiment de sortie séparé, dont un seul est représenté aux dessins.

IJn appareil de contrôle et de réparation à distance des tubes d'un générateur de vapeur nucléaire est représenté disposé dans la tête de canalisation 1 et est désigné, de façon générale, par la référence 11. L'appareil 11 comprend une colonne 13, orientée verticalement, disposée, de façon générale, perpendiculairement à la plaque tubulaire 3 et adjacente à la plaque de séparation 9. Cette colonne 13 est . une barre ronde montée pour tourner dans des paliers adjacents à ses extrémités. Son extrémité inférieure présente un gradin 15 qui est monté dans un palier sphérique 17 fixé sur la paroi 5 de la tête 1 par soudage ou autres moyens. Un palier à coussinet 19 est utilisé pour le palier de l'extrémité supérieure de la colonne 13.

Comme il est mieux représenté aux fig. 4 et 5, le palier à coussinet 19 est monté sur une console de support 21 en forme de T qui possède une pluralité de doigts 23 et 25, lesquels s'étendent à partir de cette console même. Les doigts 23 sont des axes métalliques " qui sont disposés à jeu glissant dans les tubes 4; les doigts 25 sont des dispositifs de verrouillage, qui se fixent étroitement contre les parois des tubes, maintenant la console de support 21 sur les tubes 4 et en place dans la tête 1. Les doigts 25 comprennent un manchon en élastomère 27 qui est comprimé suivant son axe par une came 29 entre des surfaces s'opposant 31, obligeant le manchon d'élasto-

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mère 27 à s'étendre radialement en contact avec le tube 4 et à bloquer en place la console de support 21 dans la tête 1.

Représentée aussi sur la fig. 5 se trouve une console de flèche 33 montée aussi sur la colonne 13; cette console de flèche 33 est fixée à la colonne d'une manière telle qu'elle lui soit attachée et ne se déplace pas par rapport à la colonne 13. Une flèche 35 est aussi montée pour pivoter sur la console de flèche 33 adjacente à l'extrémité supérieure de la colonne 13. La flèche 35, la console de flèche 33 et la colonne 13 coopèrent de telle sorte que la flèche 35 puisse tourner avec la colonne 13. Cette flèche 35 est aussi montée pour pivoter sur la console 33, de sorte qu'elle puisse s'incliner d'une position généralement parallèle à la plaque tubulaire 3 jusqu'à une position alignée de façon générale avec le passage d'homme 7.

Une paire de vérins télescopiques 37 sont reliés à l'extrémité inférieure de la colonne 13 sur une console de montage 39. Comme représenté sur la fig. 3, la console de montage 39 est solidarisée avec la colonne 13 par une broche 40 qui traverse la console de montage 39 et la colonne 33 pour empêcher tout mouvement relatif entre elles. Les vérins 37 sont aussi reliés à l'extrémité distale ou libre de la flèche 35. Dans un mode de réalisation préférentiel, les vérins 37 sont des vérins pneumatiques à double effet; cependant, ils peuvent être des vérins à simple effet, puisque le poids de la flèche 35 amène cette flèche à s'incliner vers le bas, ou aussi des vérins hydrauliques. Des vérins actionnés hydrauliquement peuvent généralement être commandés avec plus de précision, tandis que des vérins pneumatiques agissent, de façon générale, plus rapidement et seraient préférables lorsqu'ils agissent contre des arrêts, cas où les autres utilisent normalement des fluides à pression de travail plus faible. Les avantages et les désavantages des différents types de fluides de travail sont reconnus; cependant, l'un ou l'autre pourrait être utilisé, ou bien les vérins pourraient être remplacés par quelque autre mécanisme d'entraînement sans diminuer sérieusement l'aptitude au travail de l'appareil, bien que son rendement puisse être réduit.

Les fig. 12 et 13 représentent schématiquement un vérin 41 à double effet courant et un vérin 43 à simple effet à retour par ressort et leurs soupapes de commande 45 et 47, respectiyemçnt, utilisées pour commander ces vérins. Il est sous-entêndu qu'il peut exister des préférences pour utiliser un type de vérin plutôt que l'autre; cependant, l'utilisation de l'autre ou d'un dispositif d'entraînement complètement différent ne devrait pas diminuer sérieusement l'aptitude au travail de l'appareil décrit dans l'invention. C'est pourquoi, ci-après, le vérin préférentiel et son fluide de travail ne sont présentés qu'avec le sous-entendu qu'il n'est pas recherché de limiter le domaine de l'invention à l'emploi de ce vérin particulier ou à des vérins en général comme à tout type de mécanisme d'entraînement qui pourrait être utilisé. Les vérins ont l'avantage d'utiliser comme fluide de travail, soit du liquide, soit de l'air, et de ne pas nécessiter de connexions électriques.

Comme représenté à la fig. 7, la flèche 35 comprend une paire de fers U à âme large 49 espacés l'un de l'autre, dont les âmes 51 sont disposées de façon adjacente l'une à l'autre, et des semelles 53 s'étendant vers l'extérieur à partir de ces âmes. Chaque fer U à âme large 49 présente une rainure 55 sur la partie extérieure de chaque semelle 53 adjacente à l'extrémité de l'âme 51 du fer U. Chaque fer U 49 possède aussi une pluralité d'ouvertures 57 dans l'extrémité libre de l'âme 51, pour attacher une entretoise 59 ou pour attacher des fers d'extension 61 qui remplacent l'entretoise 59 et permettent à la flèche 35 de s'étendre à travers le passage d'homme 7 lorsque la flèche 35 est alignée avec lui. Les extensions 61 sont aisément glissées dessus et dehors en utilisant les ouvertures 57.

Un chariot 63, mieux représenté sur la fig. 10, possède huit roues 65 qui circulent dans les rainures 55, se déplace suivant la longueur le long de la flèche 35, et est disposé entre les fers U à âme large 49. Le chariot 63 comprend une paire de plaques latérales généralement parallèles 67, sur lesquelles sont montées les roues 65. Disposé entre les plaques latérales 67 se trouve un porte-outil 69 qui est monté entre ces dernières pour pivoter. Ce porte-outil 69 est adapté à tenir une variété d'outils 70 et de dispositifs de contrôle qui s'appliquent aux tubes 4. Le porte-outil 69 pivote d'une position où les outils sont généralement alignés axialement avec les extrémités des tubes 4 sur une position où les outils sont généralement alignés avec le passage d'homme 7, lorsque la flèche 35 est alignée avec le passage d'homme 7 et que les fers U d'extension à âme large sont fixés à elle, comme il est représenté sur la fig. 2, pour que le chariot 63 puisse circuler le long de l'extension 61 et traverse le passage d'homme 7, afin de remplacer certains outils sur le porte-outil 69.

Le porte-outil 69 comprend de plus une paire de plaques transversales 71 et 72, assemblées entre elles en queue d'aronde pour glisser suivant leur longueur relativement l'une à l'autre, et un vérin hydraulique 73 à double effet, qui coopère avec les plaques à queue d'aronde 71 et 72 pour déplacer une partie du porte-outil 69 en ligne droite, pour faire avancer l'outil 70 axialement dans un tube 4 et le retirer de celui-ci. Le porte-outil 69 est agencé de façon à disposer l'outil 70 au voisinage d'une extrémité du chariot 63, grâce à quoi il peut fonctionner sur des tubes proches de la paroi 5 de la tête 1. Le chariot peut être disposé sur la flèche 35 avec l'outil 70 à l'extrémité, avançant ou suivant, de sorte que cet outil 70 peut agir sur un nombre maximal des tubes 4.

Deux paires de vérins sont disposés de telle sorte qu'il y en ait une paire sur chaque face latérale du chariot 63. Chaque paire de vérins est constituée d'un vérin hydraulique 75 à double effet, disposé longitudinalement ou dans le sens de la longueur par rapport au chariot 63 et la flèche 35 et adjacent à l'extrémité supérieure du chariot 63. Ce vérin 75 possède une tige de piston 76 qui en sort et est relié à une bride en C, 77, qui chevauche le fer U à âme large adjacent 49. Un vérin pneumatique à simple effet 79 à retour par ressort coopère avec la bride en C, 77, pour se bloquer et se débloquer sur le fer U à âme large 49 suivant que le vérin pneumatique à simple effet 79 est activé, ou désactivé et qu'il est le second vérin de chaque paire. Un double de cet agencement est disposé de façon adjacente à l'extrémité supérieure opposée du chariot 63. En commandant la paire de vérins par intermittence, le chariot 63 peut être déplacé dans l'un ou l'autre sens suivant la longueur de la flèche 35 et, si les vérins 79 sont commandés pour amener le blocage des fers U à âme-large 49, le chariot 63 peut être maintenu en position et déplacé sur une très faible distance par les vérins 75.

Disposé à l'extrémité distale ou libre de chaque fer U à âme large 49 se trouve un vérin pneumatique à simple effet 81 qui est attaché sur ce fer par une fixation du type à baïonnette, de sorte qu'il peut être aisément et rapidement enlevé et replacé afin de permettre à la flèche 35 de se déplacer jusqu'à une position adjacente à la plaque de séparation 9 pour permettre à l'outil d'opérer sur un nombre maximal de tubes. Le vérin 51 possède des tiges de piston 82, qui s'étendent vers l'extérieur pour entrer en contact avec la paroi 5 de la tête 1 pour maintenir la flèche 35 en place lorsque l'outil 70 opère sur le tube 4 pour accroître sensiblement la rigidité de la flèche 35 et la qualité du travail de l'outil.

Une caméra de télévision 83 est disposée sur l'un ou l'autre côté du chariot 63 par un système à dégagement rapide, pour qu'il puisse être aisément et rapidement déplacé d'un côté du chariot 63 à l'autre ou enlevé, pour permettre à la flèche 35 de se déplacer près de la plaque de séparation 9 ou pour permettre au chariot 63 de passer à travers le passage d'homme 7.

Comme représenté sur la fig. 6, un vérin hydraulique à double effet 85, avec une tige de piston 87 sortant de chaque extrémité, est monté sur une plaque de support 89 qui s'aboute à la plaque de séparation 9. Des consoles de montage 91 sont fixées à chaque tige de piston 87 et à chaque extrémité d'une crémaillère 93. Cette dernière engage une roue (ou pignon) d'engrenage 95, qui est attachée ou fixée à la colonne 13 par clavette, broche et/ou vis de pression ou autre dispositif. La commande du vérin hydraulique 85 fait tourner l'engrenage 95, la colonne 13 et la flèche 35. Puisque la colonne 13 et la flèche peuvent tourner seulement d'environ 90e, l'engrenage 95 peut n'être qu'un segment d'engrenage.

Le porte-outil 69 est adapté pour porter des moteurs à air classiques ou autres dispositifs capables de percer, suraléser, fraiser,

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brosser à fils ou accomplir d'autres opérations; ou bien ce porte-outil peut porter quelque outil spécial pour accomplir une réparation ou un contrôle sur le tube. Un tel outil spécial 70 est représenté sur la fig. 11 et est un outil pneumatique à marteler et à souder. Cet outil pneumatique à marteler et souder 70 comprend un corps généralement cylindrique 99, dans lequel sont déposés les organes internes d'un marteau pneumatique ou à air classique à travaux lourds 101, tel que le marteau pneumatique modèle 2Z487 fabriqué par la firme Dayton Electric Manufacturing Company de Chicago, Illinois (U.S.Ä.). Les organes internes du marteau pneumatique 101 sont disposés axialement dans le corps 99, et un burin modifié 103 passe à travers l'extrémité du corps 99 et y est disposé et saisi de telle sorte qu'il puisse être frappé par le piston libre (non représenté) du marteau pneumatique 101. Le burin 103 a son extrémité distale réduite de façon à former un épaulement pour recevoir un bouchon de tube 105 qui possède un trou 107 centré à son extrémité arrière ou suiveuse. Ce bouchon 105 présente aussi une partie à forme tronconique 109 formant sa surface extérieure adjacente à l'extrémité arrière de telle sorte que ce bouchon puisse être coincé dans un tube 4 avec unç force suffisante pour y être maintenu. Le marteau pneumatique 101 procure la force nécessaire pour chasser ou coincer le bouchon 105 dans le tube 4. Pour assurer une fuite nulle, une électrode de soudure inconsommable 111 et un système d'alimentation en gaz inerte 113 sont disposés excentriquement dans le corps 99 pour former une torche de soudure 114 à tungstène et gaz inerte, en abrégé TIG (tungsten inert gas). Un dispositif d'entraînement 115 fait tourner la partie supérieure du corps 99 et la torche de soudure 114 pour souder la jointure entre le bouchon 105 et le tube 4, afin de réaliser une jointure sans fuites. Puisque le bouchage d'un tube nécessite plusieurs étapes et plusieurs outils, il est nécessaire que des outils variés puissent être placés dans le porte-outil et que ce porte-outil soit capable de revenir à un tube déterminé. C'est pourquoi, comme représenté sur la fig. 2, lorsque la flèche est déplacée jusqu'à alignement avec le passage d'homme 7, les fers U à âme large 61 5 d'fextension sont reliés aux fers U à âme large 49, en utilisant les ouvertures 57 pour permettre un assemblage et un désassemblage rapides. Le porte-outil 65 tourne sur le chariot 63 de façon que ce dernier et le porte-outil 65 puissent passer dans le passage d'homme 7 pour permettre le remplacement des outils. Disposé aussi sur la io colonne 13 se trouve un potentiomètre 117 qui délivre une tension variant en fonction du mouvement de la colonne. Un indicateur numérique 119 est connecté au potentiomètre 117 pour donner une •indication numérique de la position angulaire de la colonne 13 et de la flèche 35. Un potentiomètre 121 est disposé sur la flèche 35 et relié 15 au chariot 63 pour produire une tension qui varie suivant que la position de ce chariot change le long de la flèche 35. Un indicateur numérique 123 fournit une indication numérique de la position du chariot 63 le long de la flèche 35 pour que, une fois qu'un tube 4 a été localisé par enregistrement des lecteurs sur les indicateurs numéri-20 ques 119 et 123, le chariot et l'outil puissent être déplacés sur le passage d'homme 7 ou même retirés par ce passage d'homme 7, pour faciliter le remplacement d'outils, et que le chariot puisse être aisément et rapidement ramené sur le même tube pour accomplir sur lui les opérations additionnelles. La caméra de télévision 83 est 25 connectée à un récepteur 125 pour donner un contrôle visuel de l'outil 70 et de la progression de son travail, pour fournir un appareillage qui puisse à distance réparer et contrôler des tubes 4 disposés dans une plaque tubulaire 3 avec le minimum d'exposition du personnel d'entretien aux dépôts radioactifs qui s'amassent dans 30 le générateur de vapeur pendant sa marche.

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Claims (5)

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1. Appareil pour réparer à distance des tubes montés sur une plaque tubulaire dans une tête de canalisation d'un générateur à vapeur ayant un passage d'homme disposé dans cette tête, caractérisé par le fait qu'il comporte une colonne supportée à pivotement et de façon amovible dans cette tête de canalisation perpendiculaire à la plaque tubulaire. une flèche montée à pivotement sur cette colonne, un dispositif pour faire tourner la colonne et la flèche avec elle, un dispositif pour faire tourner cette flèche d'une position généralement parallèle à la plaque tubulaire à une position généralement en alignement avec l'axe du passage d'homme, un chariot disposé pour se déplacer suivant la longueur de cette flèche, un dispositif pour déplacer le chariot suivant la longueur de la flèche et pour verrouiller ce chariot avec la flèche en toute position, un porte-outil disposé pour pivoter sur ce chariot de façon à permettre l'alignement d'un outil porté par ce chariot avec l'axe d'un tube et pour permettre la rotation de l'outil et du porte-outil de telle sorte qu'ils passent à travers le passage d'homme, et un dispositif pour déplacer l'outil en ligne droite, ce dispositif étant disposé sur le porte-outil de façon à permettre à cet appareil d'accomplir les opérations de réparation sur les tubes.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un prolongement peut être connecté à la flèche de façon à permettre au chariot d'être entraîné à travers le passage d'homme, pour le montage ou l'enlèvement de tout outil à l'extérieur de la tête de canalisation.

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REVENDICATIONS

3. Appareil selon l'une quelconque des revendications I ou 2, caractérisé par le fait que des moyens sont prévus pour indiquer la position angulaire de la colonne et de la flèche et pour indiquer la position du chariot sur la flèche.

4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'outil consiste en un marteau pneumatique et une torche de soudage, de façon à lui permettre d'enfoncer un bouchon dans un tube et de souder de façon étanche ce tube dans la plaque tubulaire.

5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le dispositif pour déplacer le chariot le long de la flèche et pour le verrouiller avec cette flèche comprend deux paires de vérins et deux brides, un vérin de chaque paire commandant la bride associée pour bloquer par cette bride la flèche ou la débloquer tandis que l'autre vérin de chaque paire est utilisé pour déplacer le chariot par rapport à la bride associée.