EP0020272B1 - Porte-outil mobile pour travail sur une plaque tubulaire - Google Patents

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EP0020272B1
EP0020272B1 EP80400765A EP80400765A EP0020272B1 EP 0020272 B1 EP0020272 B1 EP 0020272B1 EP 80400765 A EP80400765 A EP 80400765A EP 80400765 A EP80400765 A EP 80400765A EP 0020272 B1 EP0020272 B1 EP 0020272B1
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EP
European Patent Office
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plate
guides
dihedron
arms
fact
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EP80400765A
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EP0020272A1 (fr
Inventor
Bernard Lebouc
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Areva NP SAS
Original Assignee
Framatome SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/002—Component parts or details of steam boilers specially adapted for nuclear steam generators, e.g. maintenance, repairing or inspecting equipment not otherwise provided for
    • F22B37/006—Walking equipment, e.g. walking platforms suspended at the tube sheet

Definitions

  • the present invention relates to a tool holder device intended to be remotely controlled on the move on a tubular plate. It applies more particularly to the maintenance service for a steam generator in a nuclear power plant.
  • the very large number of tubes in the tubular bundles of steam generators must be subject to periodic verification and maintenance operations, such as, for example, welding operations, fitting plugs. obturation to neutralize defective tubes, or interventions on the inner lining of the tubes.
  • maintenance operations must be carried out from the water box, that is to say in a highly radioactive field; it is therefore necessary to use remote-controlled devices to limit human intervention to the simple installation of equipment.
  • the steam generators are generally with vertical tubes, that is to say that the tube plate is then "at the ceiling of the water box.
  • Patent application FR-A-2309314 describes such an apparatus comprising two perpendicular arms provided with hooking means in the orifices of the plate, and comprising means for giving the arms relative movements parallel and perpendicular to the tube plate to allow a step-by-step movement of the assembly, by successively hooking each of the arms and moving the other while one is hooked.
  • the present invention overcomes these drawbacks by making it possible to produce an apparatus, also with automatic movements remotely controlled on a tubular plate by relative movements of two perpendicular arms, but which can also be used as a support for various tool heads necessary for the maintenance of the plate and the tubes connected to it.
  • the invention comprises a support body at an angle forming a dihedral whose edge is perpendicular to the tube plate, each arm being carried, independently of one another and in the external dihedral, by a slide parallel to the plate, itself mounted on a mobile carriage on the body perpendicular to the plate, with independent remote-controlled means to move each arm on its slide and each carriage on the body: in the inner dihedral, free of arm movement, the body includes guides for supporting tools moving perpendicular to the tube plate.
  • the apparatus comprises a rotating turret with support guides for several tools, and means for selectively bringing into the inner dihedral of the body one or the other of the heads on standby, the support guides then being in the extension of the dihedral guides, the apparatus being moreover provided with means for moving the tools on the guides of the inner dihedron.
  • the body of the tool holder is mainly constituted by two plates 1 and 2 welded at right angles to each other, and welded to their lower part of a substantially square plate 3.
  • the plate 1 supports a block of ball runners 5 in which slides a carriage 6 linked to the head of the rod 7 of a jack 8.
  • the body of the jack 8 is articulated at 9 on an extension of the foot of the board 2 and on an auxiliary support 10.
  • the carriage 6 carries a set of four idle rollers 12 between which an arm 13 can slide, the central part of which has a cross-section with the profile of the rollers.
  • the arm 13 carries a jack 15 for controlling expandable clamps 16, represented here engaged by their expandable part in the orifices of the tubular plate 18. These clamps may for example be of the type shown in more detail in the application. from previous French patent 2309314.
  • the jack body 20 is secured to the end of the arm 13 and its rod 21 is linked to an extension 22 of the carriage 6.
  • the plate 2 supports a block of ball bearing slides 25 in which slides a carriage 26 linked to the head of the rod 27 of a jack 28.
  • the jack body 28 is fixed on the support 29 welded to plate 2.
  • the carriage 26 carries a set of four idler rollers 32 between which an arm 33 can slide. At each of its ends, the arm 33 carries a jack 35. For controlling grippers 36 engaged in the orifices of the tubular plate 18.
  • the body cylinder 40 is integral with the end of arm 33, and its rod 41 is linked to an extension 42 of carriage 26.
  • the actual welding head 50 is carried by a base 51 secured to a slide 52 engaged on the guides 45 and 46.
  • the maneuver for bringing the head into the working position on the tube plate that is to say -to say the movement maneuver on the guides 45 and 46, is carried out by manual remote control from the outside of the water box.
  • the rigid guides 45 and 46 are respectively extended by flexible guides 53 and 54, of a length such that their other end is always outside the water box regardless of the position of the device on the tube plate . They are joined at their ends by the spacer 55 which retains the same distance between the flexible guides as between the rigid guides 45 and 46.
  • the spacer 55 carries a handle 56.
  • Each guide 53 and 54 passes inside d 'a sheath 57 and 58 flexible, but rigid in axial compression, the two sheaths being connected at each end by a spacer 60 and 61, the latter provided with a handle 62. Finally the spacer 60 is linked to the base 51 by a beam 64 flexible but rigid in compression.
  • the sheath 65 contains the cables or tubes for the remote control of the actual scudure head.
  • the sheath 66 contains cables or tubes for remote control of the cylinders 8, 20, 28 and 40. for moving the arms, that is to say for moving the tool holder on the plate, as well as actuating cylinders 15 and 35 hanging clips.
  • the tool changing system can be improved by using a tool turret allowing all the tools planned for use to be placed inside the water box.
  • Figure 6 shows the mounting of such a turret. It comprises a pivot 70 bolted under the plate 3, and on which is mounted a rotating ferrule 71 integral with the toothed ring 72. The ring and the ferrule are rotated by the pinion 73, mounted on a support 74 locked in rotation on the pivot by the rings 75 and 76, and remotely controlled by means of the flexible 77.
  • the ferrule 71 supports the turntable 79 provided with guides 80 which are at the same center distance as the guides 45 and 46.
  • the plate 79 comprises, angularly distributed around the axis, three or four sets of two guides 80.
  • the guides 80 will be in the extension of the guides 45 and 46, as can be seen in FIG. 7.
  • the tool holder is also provided here, in the working dihedron, with a screw lifting mechanism comprising a motor 82 driving a vertical screw 83 which then engages in a conjugate nut carried by the slide 52.
  • the remote control of screw 83 allows the entire welding head to be brought into the active position against the tube plate. To change the tool, it suffices to lower the head on its support guides 80 of the turntable, then rotate the latter to bring another head into the dihedral and make it rise to the working position by means of screw 83.
  • the device with a support plate secured to the body and provided with movable fingers capable of engaging in holes in the plate; such an arrangement will make it possible to avoid making the coupling torques bear the reaction torques generated by rotary tools such as milling cutters or drills put into action on the plate or the tubes.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif porte-outil destiné à être télécommandé en déplacement sur une plaque tubulaire. Elle s'applique plus particulièrement au service de maintenance pour un générateur de vapeur dans une centrale nucléaire.
  • Dans une centrale nucléaire à eau pressurisée, les très nombreux tubes des faisceaux tubulaires des générateurs de vapeur doivent faire l'objet d'opérations périodiques de vérification et de maintenance, comme par exemple des opérations de soudage, de mise en place de bouchons d'obturation pour neutraliser des tubes défectueux, ou d'interventions sur le revêtement intérieur des tubes. Ces opérations de maintenance doivent se faire à partir de la boîte à eau, c'est-à-dire en domaine fortement radio-actif ; il est donc nécessaire d'utiliser des appareils télécommandés pour limiter les interventions humaines à la simple mise en place du matériel. En outre les générateurs de vapeur sont généralement à tubes verticaux, c'est-à-dire que la plaque tubulaire est alors « au plafond de la boîte à eau.
  • On a déjà réalisé des appareils capables d'être déplacés par télécommande sous la plaque tubulaire d'un générateur de vapeur. La demande de brevet FR-A-2309314 décrit un tel appareil comportant deux bras perpendiculaires munis de moyens d'accrochage dans les orifices de la plaque, et comportant des moyens pour donner aux bras des mouvements relatifs parallèlement et perpendiculairement à la plaque tubulaire pour permettre un déplacement pas à pas de l'ensemble, par accrochage successif de chacun des bras et déplacement de l'autre pendant que l'un est accroché.
  • Mais un tel appareil est d'une utilisation limitée à la mise en place de guides pour des sondes de contrôle à introduire dans les tubes, ces guides étant nécessairement disposés à l'extrémité des bras en raison de l'encombrement de la partie centrale de l'appareil. Ceci est sans inconvénient pour de simples guides, mais ne permet pas d'utiliser des outils plus complexes et plus lourds, tels que par exemple des têtes de fraisage ou de soudage.
  • La présente invention remédie à ces inconvénients en permettant la réalisation d'un appareil, également à déplacements automatiques télécommandés sur une plaque tubulaire par mouvements relatifs de deux bras perpendiculaires, mais pouvant aussi être utilisé comme support pour des têtes d'outils divers nécessaires à l'entretien de la plaque et des tubes qui s'y raccordent.
  • Selon l'invention il comporte un corps support en équerre formant un dièdre dont l'arête est perpendiculaire à la plaque tubulaire, chaque bras étant porté, indépendamment l'un de l'autre et dans le dièdre extérieur, par une glissière parallèle à la plaque, elle-même montée sur un chariot mobile sur le corps perpendiculairement à la plaque, avec des moyens télécommandés indépenoants pour déplacer chaque bras sur sa glissière et chaque chariot sur le corps : dans le dièdre intérieur, libre du débattement des bras, le corps comporte des guides pour supporter des outils en déplacement perpendiculairement à la plaque tubulaire.
  • Selon une forme préférentielle de réalisation, à l'extrémité du corps opposé à la plaque tubulaire, l'appareil comporte une tourelle tournante avec des guides supports de plusieurs outils, et des moyens pour amener sélectivement dans le dièdre intérieur du corps l'une ou l'autre des têtes en attente, les guides supports étant alors dans le prolongement des guides du dièdre, l'appareil étant par ailleurs muni de moyens pour déplacer les outils sur les guides du dièdre intérieur.
  • L'invention sera mieux comprise en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés.
    • La figure 1 est une vue en élévation du porte-outil proprement dit, selon H de la figure 3.
    • La figure 2 est une autre vue en élévation selon II-II de la figure 3.
    • La figure 3 est une vue de dessus du dispositif, selon III-III de la figure 2.
    • La figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 2.
    • La figure 5 est une vue simplifiée en perspective, dans le cas d'un dispositif utilisant un seul outil à télécommande manuelle.
    • La figure 6 est une vue en élévation, et partiellement en coupe, de la partie inférieure du porte-outil représenté à la figure 2, lorsque celui-ci est équipé d'une tourelle porteuse de plusieurs types d'outils interchangeables.
    • La figure 7 est une vue homologue de la figure 5, dans le cas d'un appareil à tourelle.
  • En se référant tout d'abord à l'ensemble des figures 1 à 4, on verra que le corps du porte-outil est principalement constitué par deux plaques 1 et 2 soudées en équerre l'une à l'autre, et soudées à leur partie inférieure à une plaque sensiblement carrée 3.
  • La plaque 1 supporte un bloc à glissières à billes 5 dans lequel coulisse un chariot 6 lié à la tête de la tige 7 d'un vérin 8. Le corps du vérin 8 est articulé en 9 sur un prolongement du pied de la plaque 2 et sur un support auxiliaire 10. Le chariot 6 porte un jeu de quatre galets fous 12 entre lesquels peut coulisser un bras 13 dont la partie centrale est de section conjuguée avec le profil des galets. A chacune de ses extrémités le bras 13 porte un vérin 15 de commande de pinces expansibles 16, représentées ici engagées par leur partie expansible dans les orifices de la plaque tubulaire 18. Ces pinces pourront être par exemple du type représenté plus en détail dans la demande de brevet français précédent 2309314. Le corps de vérin 20 est solidaire de l'extrémité du bras 13 et sa tige 21 est liée à un prolongement 22 du chariot 6.
  • De façon tout à fait analogue la plaque 2 supporte un bloc à glissières à billes 25 dans lequel coulisse un chariot 26 lié à la tête de la tige 27 d'un vérin 28. Le corps du vérin 28 est fixé sur le support 29 soudé sur la plaque 2.
  • Le chariot 26 porte un jeu de quatre galets fous 32 entre lesquels peut coulisser un bras 33. A chacune de ses extrémités le bras 33 porte un vérin 35.de commande de pinces expansibles 36 engagées dans les orifices de la plaque tubulaire 18. Le corps de vérin 40 est solidaire de l'extrémité du bras 33, et sa tige 41 est liée à un prolongement 42 du chariot 26.
  • On voit, en particulier sur les figures 3 et 4, que le dièdre intérieur formé par les plaques 1 et 2 du corps est laissé entièrement libre par le débattement des bras 13, 33, ainsi que par le fonctionnement de leurs vérins de commande. Cette zone peut donc être utilisée pour amener une tête d'outil contre la plaque. Pour cela chaque plaque 1 et supporte un guide 45 et 46, parallèle à l'arête du dièdre, c'est-à-dire perpendiculaire à la plaque tubulaire lorsque le porte-outil est en place.
  • On se référera maintenant à la figure 5 où l'on voit une tête de soudure automatique à l'argon en place dans le dièdre. La tête de soudure proprement dite 50 est portée par une embase 51 solidaire d'un coulisseau 52 engagé sur les guides 45 et 46. Ici la manoeuvre d'amenée de la tête en position de travail sur la plaque tubulaire, c'est-à-dire la manoeuvre de déplacement sur les guides 45 et 46, est réalisée par télécommande manuelle à partir de l'extérieur de la boîte à eau. Les guides rigides 45 et 46 sont respectivement prolongés par des guides souples 53 et 54, d'une longueur telle que leur autre extrémité soit toujours à l'extérieur de la boîte à eau quelle que soit la position de l'appareil sur la plaque tubulaire. Ils sont réunis à leurs extrémités par l'entretoise 55 qui conserve entre les guides souples la même entraxe qu'entre les guides rigides 45 et 46. L'entretoise 55 porte une poignée 56. Chaque guide 53 et 54 passe à l'intérieur d'une gaine 57 et 58 souple, mais rigide en compression axiale, les deux gaines étant reliées à chaque extrémité par une entretoise 60 et 61, cette dernière munie d'une poignée 62. Enfin l'entretoise 60 est liée à l'embase 51 par un faisceau 64 souple mais rigide en compression.
  • On voit qu'en poussant ou en tirant sur la poignée 62 et en prenant réaction sur l'entretoise 55 ou la poignée 56, on peut déplacer à volonté la tête 50 sur les guides 45 et 46 par rapport à la plaque tubulaire lorsque l'ensemble a été mis en position sur la plaque, de façon à ce que la tête soit en face du tube sur lequel on souhaite intervenir.
  • La gaine 65 contient les câbles ou tubes de télécommande de la tête de scudure proprement dite. La gaine 66 contient des câbles ou tubes de télécommande des vérins 8, 20, 28 et 40. de déplacement des bras c'est-à-dire de déplacement du porte-outil sur la plaque, ainsi que des vérins 15 et 35 de manoeuvre des pinces d'accrochage. On voit enfin qu'il reste possible de changer d'outil sans détacher le porte-outil de la plaque tubulaire. Il suffira alors de libérer l'entretoise 55 pour pouvoir tirer complètement sur la poignée 62 et extraire de la boîte à eau l'ensemble de la tête 50 et de son coulisseau porteur 52 qui sera guidé vers l'extérieur par les guides souples 53 et 54. On pourra alors engager par la même voie un autre coulisseau portant un autre outil, tête de fraisage ou de perçage par exemple, que l'on pourra à son tour amener en position de travail contre la plaque.
  • Le système de changement d'outils peut être amélioré en utilisant une tourelle porte-outils permettant de disposer à l'intérieur même de la boîte à eau de l'ensemble des outils dont on prévoit l'utilisation. La figure 6 représente le montage d'une telle tourelle. Elle comporte un pivot 70 boulonné sous la plaque 3, et sur lequel est montée une virole tournante 71 solidaire de la bague dentée 72. La bague et la virole sont entraînées en rotation par le pignon 73, monté sur un support 74 bloqué en rotation sur le pivot par les bagues 75 et 76, et télécommandées par l'intermédiaire du flexible 77. La virole 71 supporte le plateau tournant 79 muni des guides 80 qui sont au même entraxe que les guides 45 et 46. Le plateau 79 comporte, angulairement répartis autour de l'axe, trois ou quatre jeux de deux guides 80.
  • Si par rotation de la tourelle et du plateau 79 on amène le coulisseau 52 de sa position d'attente à une position active dans le dièdre du corps, les guides 80 vont se trouver dans le prolongement des guides 45 et 46, comme on le voit sur la figure 7. Le porte-outils est également muni ici, dans le dièdre de travail, d'un mécanisme élévateur à vis comportant un moteur 82 entraînant une vis verticale 83 qui vient alors s'engager dans un écrou conjugué porté par le coulisseau 52. La télécommande de la vis 83 permet d'amener toute la tête de soudage en position active contre la plaque tubulaire. Pour changer d'outil, il suffit alors de faire redescendre la tête sur ses guides supports 80 du plateau tournant, de faire ensuite tourner celui-ci pour amener une autre tête dans le dièdre et de la faire monter en position de travail au moyen de la vis 83.
  • On pourra encore noter qu'on peut aussi utiliser un mécanisme à vis 82-83 dans le cas de la figure 5 pour un appareil sans tourelle tournante. Le coulisseau porte-tête est alors accroché à la main jusqu'à son engagement sur la vis, et le positionnement précis et les mouvements verticaux de travail peuvent être obtenus par télécommande électrique.
  • Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemples, mais elle couvre également les réalisations qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents.
  • On pourrait ainsi concevoir de compléter l'installation décrite par des patins de stabilisation situés aux extrémités des bras pour renforcer l'appui de l'appareil sur la plaque tubulaire.
  • On pourrait aussi munir l'appareil d'une plaque support solidaire du corps et munie de doigts mobiles susceptibles de s'engager dans des orifices de la plaque ; une telle disposition permettra d'éviter de faire supporter par les doigts d'accrochage les couples de réaction engendrés par des outils tournants comme des fraises ou des forets mis en action sur la plaque ou les tubes.
  • Enfin l'invention s'appliquerait de la même façon quelle que soit la disposition de la plaque tubulaire qui pourrait aussi bien être verticale ou inclinée.

Claims (4)

1. Dispositif porte-outil mobile sur une plaque tubulaire (18), comportant deux bras perpendiculaires (13, 33) munis d'organes télécommandés (16, 36) d'accrochage dans les orifices de la plaque (18), avec des moyens télécommandés (8, 28, 20, 40) pour donner aux bras (13, 33) des mouvements relatifs parallèlement et perpendiculairement à la plaque tubulaire (18) pour permettre un déplacement pas à pas de l'ensemble par accrochage successif de chacun des bras (13, 33) et déplacement de l'autre pendant que l'un est accroché, caractérisé par le fait qu'il comporte un corps support en équerre (1, 2) formant un dièdre dont l'arête est perpendiculaire à la plaque tubulaire (18), chaque bras (13, 33) étant porté indépendamment l'un de l'autre et dans le dièdre extérieur par un chariot (6, 26) lui-même monté sur une glissière (5, 28) mobile sur le corps (1, 2), avec les moyens télécommandés (8, 28, 20, 40) indépendants pour déplacer parallèlement à la plaque (18) chaque bras (12, 33) sur son chariot (6, 26), et chaque glissière sur le corps (1, 2) perpendiculairement à la plaque (18), et par le fait que dans le dièdre intérieur, libre du débattement des bras (13, 33), le corps (1, 2) comporte des guides (45, 46) pour supporter les outils en déplacement perpendiculairement à la plaque tubulaire (18).
2. Dispositif porte-outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (55, 61) pour déplacer les outils (50) sur les guides (45, 46) du dièdre intérieur.
3. Dispositif porte-outil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, à l'extrémité du corps opposé à la plaque tubulaire (18), il comporte une tourelle tournante (79) avec des guides supports (80) de plusieurs têtes d'outils, et des moyens (73) pour amener sélectivement dans le dièdre intérieur du corps l'une ou l'autre des têtes (50) en attente, les guides supports (80) étant alors dans le prolongement des guides (45, 46) du dièdre.
4. Dispositif porte-outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une plaque de réaction solidaire du corps et muni de doigts mobiles avec des moyens pour les engager dans des orifices de la plaque tubulaire ou les en retirer.
EP80400765A 1979-05-31 1980-05-29 Porte-outil mobile pour travail sur une plaque tubulaire Expired EP0020272B1 (fr)

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