FR2537327A1

FR2537327A1 - Remotely controlled manipulator for steam generators of nuclear power stations

Info

Publication number: FR2537327A1
Application number: FR8220484A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1984-06-08
Also published as: FR2537327B1

Abstract

This remotely controlled manipulator has access to all the walls of the water box of the steam generators SG: the tube plate, the spherical surface, the vertical partition plate, and is installed without any operator having to enter the SG. It comprises an elevator baseplate 921 integrally attached to a leg 920 attached to the manhole 905 and a nose 922 attached to the tube plate 904, a vertical mast 930 with an articulation 938 on which the arm 937 pivots owing to the action of the jack 935. The arm moves in azimuth by means of a driving roller 951. A jack applies the end stop 956 against the wall during the grinding operations. The grinding wheel 960 carried by the trolley 940 can be positioned normally to the spherical surface. This remotely controlled manipulator makes possible any maintenance, checking or repair operation involving an automatic process.

Description

TELEMANIPULATEUR POUR GENERATEURS DE VAPEUR DE CENTRALES NUCLEAIRFS
L'invention concerne un appareillage télécommandé, polyvalent, destiné à exécuter des interventions de nature multiple (controles, maintenance, réparations, manutentions etc..) à l'intérieur des boites à eau des GV (générateurs de vapeur) de centrales nucléaires.TELEMANIPULATOR FOR STEAM GENERATORS OF NUCLEAR PLANTS
The invention relates to a remote-controlled, multipurpose apparatus, intended for carrying out interventions of a multiple nature (inspections, maintenance, repairs, handling, etc.) inside the water boxes of the steam generators of nuclear power plants.

Cet appareillage est caractérisé en ce que l'assemblage de ses éléments constitutifs s'effectue dans la bolte à eau contaminée sans qu'aucun exécutant n t ait à y pénétrer . Il en est de meme de son positionnement.This apparatus is characterized in that the assembly of its constituent elements is carried out in the contaminated water bowl without any performer having to enter it. The same is true of its positioning.

Ce manipulateur d'intervention (MI) balaye l'entière surface de la plaque a tubes. Il balaye également la plaque de partition du GV ainsi que a surface sphérique du bol.This intervention manipulator (MI) scans the entire surface of the tube plate. It also scans the partition plate of the SG as well as the spherical surface of the bowl.

Il est caractérisé en ce qu'il comporte en totalité ou partie: - un premier ensemble constitué de plusieurs éléments articulés entre eux, ensemble qui est introduit d'une pièce dans la bolte à eau, pour y être ensuite déployé, - un élément de raccordement figeant la géométrie finale de traxTaiI du manipulateur et servant de chemin de câbles pour les alimentations en fluides des outils embarqués, - des outillages annexes de manutention facilitant l'introduction da manipulateur par le trou d'homme d'accès, ainsi que le montas, la fixation et le positionnement du manipulateur dans le bol.It is characterized in that it comprises in whole or in part: - a first assembly consisting of several elements hinged together, an assembly which is introduced in one piece into the water bowl, to then be deployed there, connection freezing the final geometry of traxTaiI of the manipulator and serving as a cable tray for the fluid supplies of the on-board tools, - auxiliary handling tools facilitating the introduction of the manipulator through the manhole, as well as the montas , fixing and positioning the manipulator in the bowl.

- diverses combinaisons d'outils, interchangeables, se montant à partir du trou d'homme d'accès, sur le manipulateur
Le premier ensemble mécanique comprend: a) un mât (vertical en position de travail), b) une poutre reliée au mat par une articulation fixe, poutre sur laquelle circule un chariot porte outil,
L'élément de raccordement se compose d'une jambe de force en deux tronçons
articulés. Cette jambe porte les canalisations de fluides, elle est rendue
solidaire du mât et du bras (poutre) à partir du trou d'homme d'accès, lors de
l'introduction du manipulateur.- various combinations of tools, interchangeable, mounted from the access manhole, on the manipulator
The first mechanical assembly comprises: a) a mast (vertical in the working position), b) a beam connected to the mast by a fixed articulation, a beam on which a tool carriage travels,
The connection element consists of a strut in two sections
articulated. This leg carries the fluid lines, it is rendered
secured to the mast and the arm (beam) from the access manhole, during
the introduction of the manipulator.

Les pièces annexes comprennant a) un élément de centrage bridé sur la plaque à tubes de l'échangeur (GV), recevant le nez du mat, situé contre la plaque de partition du bol et dans l'alignement ou presque d'une génératrice du trou d'homme, b) une embase motorisée solidarisée à la face du trou d'homme par une patte de fixation, et recevant le pied du mât, c) éventuellement un dispositif ("plafonnier't) de manutention accroché et verrouillé sur la plaque à tube à la verticale du trou d'homme.The annexed parts include a) a centering element flanged on the tube plate of the exchanger (GV), receiving the nose of the mat, located against the partition plate of the bowl and in alignment or almost with a generator of the manhole, b) a motorized base secured to the face of the manhole by a fixing lug, and receiving the foot of the mast, c) possibly a handling device ("ceiling light") hung and locked on the tube plate vertical to the manhole.

Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécutiona
Les figures la,b situent les boltes à eau des échangeurs (GV) des réacteurs à eau pressurisée.In the following, the invention is explained in more detail using drawings representing only one embodimenta
Figures la, b locate the water tanks of the exchangers (GV) of pressurized water reactors.

WLa boîte à eau du CV (fig.la,b) est une demi-sphère formée de deux chambres 901 et 902 séparées par une plaque de partition verticale 90-3; ces chambres sont surplombées par la plaque à tubes (PT) 904 de l'échangeur (GV). Chacune possède deux ouvertures: le trou d'homme 905 d'accès, de diamètre 400mm, et la tubulure 906 du circuit primaire de diamètre 800mm environ. WThe CV water box (fig. La, b) is a half-sphere formed by two chambers 901 and 902 separated by a vertical partition plate 90-3; these chambers are overhung by the tube plate (PT) 904 of the exchanger (GV). Each has two openings: the access manhole 905, diameter 400mm, and the tubing 906 of the primary circuit, diameter approximately 800mm.

Description
Ce manipulateur est décrit dans les figures 2 a,b. Il comprend dans tordre chronologique d'installation du manipulateur: a) des parties fixes, de positionnement du télémanipulateur, mises en place avant son introduction, à savoir (figure 2a): - une patte ou gouttière 920, placée au fond du GV et fixée au trou d'homme, qui donne une position fixe repérée au centre du bol pour la mise en place de l'embase 921 du mât de MI; s- un élément de centrage 922 fixé sur PT, à l'aplomb de la position de l'embase dans la gouttière 920, par des doigts engagés dans les tubes du GV. Description
This manipulator is described in Figures 2 a, b. It includes in chronological order of installation of the manipulator: a) fixed parts, positioning of the manipulator, put in place before its introduction, namely (Figure 2a): - a leg or gutter 920, placed at the bottom of the GV and fixed the manhole, which gives a fixed position located in the center of the bowl for the establishment of the base 921 of the MI mast; s- a centering element 922 fixed on PT, plumb with the position of the base in the gutter 920, by fingers engaged in the tubes of the GV.

Il comporte en outre un renvoi de cable 923 utilisé pour la manutention de MI et l'engagement du nez de mat. It further includes a cable return 923 used for handling MI and engaging the mat nose.

- une embase 921, placée dans son logement sur la patte 920,porteuse d'une butée 924 de positionnement du pied de mât et d'un vérin 925 de bridage "entrepointes" du mât avec l'élément de centrage 922 du nez.- A base 921, placed in its housing on the lug 920, carrying a stop 924 for positioning the mast foot and a cylinder 925 for clamping "between centers" of the mast with the centering element 922 of the nose.

A noter que dans une variante l'embase 921 possédera également une unité motrice rotative commandant lrazimuth du manipulateur.Note that in a variant the base 921 will also have a rotary drive unit controlling the manipulator's lrazimuth.

b) les éléments du manipulateur proprement dit (fig. 2b): - un mât vertical 930, pivotant sur lui même entre l'élément de centrage 922 et l'embout du vérin 925 de l'embase 921, portant en partie haute une chape 931 sur laquelle la poutre s'articule, et en partie basse une chape 932 de liaison avec l'élément inférieur 933 de la jambe de force.b) the elements of the manipulator itself (fig. 2b): - a vertical mast 930, pivoting on itself between the centering element 922 and the end piece of the jack 925 of the base 921, carrying a yoke in the upper part 931 on which the beam is articulated, and in the lower part a yoke 932 for connection with the lower element 933 of the strut.

- la poutre (ou bras) 937 de potence qui pivote autour d'un axe horizontal 938 solidaire de la chape 931, commandée par un vérin 935 solidaire du mât 930 qui entraide par une chaine 936 le porte à faux 939 du bras.- The beam (or arm) 937 of the gallows which pivots about a horizontal axis 938 secured to the yoke 931, controlled by a jack 935 secured to the mast 930 which supports one another by chain 936 the cantilever 939 of the arm.

- un chariot 940 se déplaçant sur cette poutre, porteur d'une ou plusieurs tables élévatrices dotées d'une course z d'une dizaine de centimètres.- A carriage 940 moving on this beam, carrying one or more lifting tables with a z stroke of about ten centimeters.

- suivant les applications, différentes mains montées directement sur les tables élévatrices.- depending on the application, different hands mounted directly on the lifting tables.

- une jambe de force destinée à soulager et à stabiliser la poutre, constituée de deux éléments articulés 933 et 934, respectivement reliés à la chape 932 et à l'extrémité de la poutre. Elle affecte la forme de ciseaux dont l'ouverture est dirigée vers la surface cylindrique.- A strut intended to relieve and stabilize the beam, consisting of two articulated elements 933 and 934, respectively connected to the yoke 932 and to the end of the beam. It affects the shape of scissors, the opening of which is directed towards the cylindrical surface.

- un dispositif motorisé 950 d'entrainement (figures 3a,b) du bras en rotation (azimuth) monté à l'intérieur du bras
Ce dispositif (fig.3a) possède un galet moteur 951 commandé par un motoréducteur 952 attaquant un pignon à renvoi d'angle 953. Cet ensemble est monté sur un ressort de poussée 954 dans une chambre 955, porteuse d'une pièce de butée 956, fixée à la tige du vérin 957 solidaire du bras 937.- a motorized device 950 for driving (Figures 3a, b) of the rotating arm (azimuth) mounted inside the arm
This device (fig. 3a) has a drive roller 951 controlled by a geared motor 952 driving a pinion gear with bevel gear 953. This assembly is mounted on a thrust spring 954 in a chamber 955, carrying a stop piece 956 , fixed to the rod of the cylinder 957 secured to the arm 937.

Le dispositif étant entièrement rétracté dans le bras, le vérin 957 amène au contact de la surface sphérique du bol le galet 951, que le ressort 954 maintient appliqué. L'entrainement du galet par le motoréducteur 952 commande la rotation en azimuth du manipulateur.The device being fully retracted in the arm, the cylinder 957 brings the roller 951 into contact with the spherical surface of the bowl, which the spring 954 maintains applied. The drive of the roller by the geared motor 952 controls the azimuth rotation of the manipulator.

Le bridage du manipulateur en position (f ig.3b) est effectué par une avance supplémentaire de la tige du vérin, qui, en plaquant la butée 956 sur la surface du bol, comprime le ressort de poussée 954 dans la chambre 955.The clamping of the manipulator in position (f ig.3b) is carried out by an additional advance of the cylinder rod, which, by pressing the stop 956 on the surface of the bowl, compresses the thrust spring 954 in the chamber 955.

c) Les parties annexes sont les suivantes - des organes de repèrage de la position et de ltorientation du chariot par rapport à la plaque à tubes (moyens optiques ou télémétriques), - des supports de cables (électriques, optiques, air comprimé etc..), - des codeurs au niveau de chaque degré de liberté du manipulateur : site et azinuth mesurés sur l'embase, position du chariot sur la poutre, orientation du support des tuiles etc..c) The annexed parts are as follows - members for locating the position and the orientation of the carriage relative to the tube plate (optical or telemetric means), - cable supports (electrical, optical, compressed air, etc.) ), - encoders at each degree of freedom of the manipulator: site and azinuth measured on the base, position of the carriage on the beam, orientation of the support for the tiles, etc.

- des connecteurs, moteurs etc..- connectors, motors, etc.

Mise en place (figures 4a,b,c,d):
A l'aide d'une perche, de l'extérieur du GV, un opérateur fixe l'élément de centrage 922 sur les tubes de PT repérés à l'avance. La patte 920 est placée au fond du bol, sa position à l'aplomb du centrage 922 étant repérée par sa fixation sur les attentes du trou d'homme.Installation (Figures 4a, b, c, d):
Using a pole, from outside the GV, an operator fixes the centering element 922 on the PT tubes identified in advance. The tab 920 is placed at the bottom of the bowl, its position plumb with the centering 922 being identified by its fixing on the expectations of the manhole.

L'embase 92t est glissée dans son logement où elle se bride. Le cable de rappel du centrage 922 est fixé au nez du mat 930 du manipulateur pour son 'introduction.The base 92t is slid into its housing where it is clamped. The centering return cable 922 is fixed to the nose of the manipulator mat 930 for its introduction.

Il est amené jusqu'à engagement complet du mât dans le bol (figure 4a), l'extrémité dépassante du bras 937 est maintenue plaquée contre la paroi du trou d'homme. L'action du vérin 935 écarte dans un premier temps le mât 930 afin de ménager la place nécessaire à l'opérateur pour introduire la jambe de force repliée 933-934 et la fixer sur la chape 932 et l'extrémité du bras (fig.4b). Le nez du mât est engagé dans l'élément de centrage 922, puis mis à la verticale en butée 924 sur l'embase qui bride le manipulateur en place par son vérin 925 (fig.4c). It is brought until complete engagement of the mast in the bowl (FIG. 4a), the protruding end of the arm 937 is kept pressed against the wall of the manhole. The action of the jack 935 initially spreads the mast 930 in order to provide the space necessary for the operator to introduce the folded strut 933-934 and fix it on the yoke 932 and the end of the arm (fig. 4b). The nose of the mast is engaged in the centering element 922, then placed vertically in abutment 924 on the base which clamps the manipulator in place by its jack 925 (fig.4c).

Le vérin de mât redresse le bras à l'horizontale, en déployant la jambe de force, et le dispositif motorisé 950 est -- plaqué sur la surface sphérique, complétant le bridage du MI dans le bol (fig.2b).The mast cylinder straightens the arm horizontally, deploying the strut, and the motorized device 950 is - pressed onto the spherical surface, completing the clamping of the MI in the bowl (fig.2b).

Les changements d'outils sur le chariot 940 sont fait manuellement par un opérateur lorsque le bras est axé sur le trou d'homme (fig.4d).The tool changes on the 940 trolley are done manually by an operator when the arm is focused on the manhole (fig.4d).

Fonctionnement
Ce télEmanipulateur est principalement destiné à de multiples applications citées ci après à titre non limitatif: - décontamination des surfaces de la boîte à eau par aspersion sous pression plaque à tub-e (PT), plaque de partition, bol. Le chariot 940 du bras promène une buse d'aspersion rotative haute pression sur toutes les surfaces et perpendiculairement à celles ci, ainsi que dans les extrémités des tubes du générateur de vapeur; - pose et dépose de protections biologiques sous forme d'écrans.sous la plaque à tubes (PT), en "faux plafond", et devant la plaque de partition; - meulage, ponçage et controle de la surface sphérique du bol.Une meuleuse (fig. 5a,b) est montée sur le chariot dans le prolongement du bras, la surface de contact de la meule est maintenue dans un plan normal à la sphère en déplut de la position excentrée du manipulateur, grâce à une main de travail 961 montée sur un axe vertical 962. La meuleuse, fixée à cette main sur un axe horizontal 963 possède un mouvement d'oscillation vertical 964 correspondant à son débattement maximum sur le bras 937 9 une correction d'azimuth débattant un angle 965 qui permet de maintenir à tout moment la meule (ici, une meule à bande abrasive) dans un plan normal à la sphère, et une course 966 selon l'axe )du bras par laquelle est exercée une poussée constante de la meule sur la- paroi.Operation
This remote manipulator is mainly intended for multiple applications cited below without limitation: - decontamination of the surfaces of the water box by spraying under pressure tub-e plate (PT), partition plate, bowl. The carriage 940 of the arm drives a high pressure rotary spray nozzle on all surfaces and perpendicular to them, as well as in the ends of the tubes of the steam generator; - installation and removal of biological protection in the form of screens. under the tube plate (PT), in "false ceiling", and in front of the partition plate; - grinding, sanding and control of the spherical surface of the bowl. A grinder (fig. 5a, b) is mounted on the carriage in the extension of the arm, the contact surface of the grinding wheel is maintained in a plane normal to the sphere in displeased with the eccentric position of the manipulator, thanks to a working hand 961 mounted on a vertical axis 962. The grinder, fixed to this hand on a horizontal axis 963 has a vertical oscillating movement 964 corresponding to its maximum clearance on the arm 937 9 an azimuth correction deflecting an angle 965 which makes it possible to maintain the grinding wheel at all times (here, a grinding wheel with an abrasive belt) in a plane normal to the sphere, and a stroke 966 along the axis) of the arm by which a constant thrust of the grinding wheel is exerted on the wall.

- controle et usinage des extrémités des tubes du GV (la course Z des tables elévatrices du chariot permet d'engager les têtes des outils de controle ou d'usinage dans les tubes); idem pour la surface de la plaque à tubes et la plaque de partition.- control and machining of the ends of the GV tubes (the Z stroke of the lift tables of the carriage makes it possible to engage the heads of the control or machining tools in the tubes); ditto for the surface of the tube plate and the partition plate.

- ce manipulateur est également utisable comme manipulateur de service soit pour l'implantation et le fonctionnement d'un chantier possèdant plusieurs postes de travail télécommandés , soit encore pour placer sur la plaque à tubes divers palans de manutention.- This manipulator can also be used as a service manipulator either for setting up and operating a site with several remote-controlled workstations, or even for placing various handling hoists on the tube plate.

A noter que pendant toutes les opérations mécaniques entrainant des efforts ou des vibrations d'outils, le bras du manipulateur est bridé en extension contre la paroi sphérique (fig.6). Note that during all mechanical operations causing forces or vibrations of tools, the manipulator arm is clamped in extension against the spherical wall (fig. 6).

Lorsque la jambe de force 933-934 du manipulateur est déployée, le chariot 940 a un débattement parallèle à la plaque à tubes. Cette configuration est utilisée pour l'ensemble du chantier de pose des plaques de protection, pour tous travaux sur PT et pour le controle-des tubes.When the strut 933-934 of the manipulator is deployed, the carriage 940 has a travel parallel to the tube plate. This configuration is used for the entire site of installing protective plates, for all work on PT and for tube control.

Par contre, pour couvrir toute la surface sphérique du bol, les passes de travail doivent décrire des cercles concentriques par variations successives de l'inclinaison du bras. Dans le cas d'un meulage par exemple l'effort exercé par la meuleuse étant normal à l'axe de la poutre, la jambe de force ne sert alors que de chemin de câbles (fig.6).On the other hand, to cover the entire spherical surface of the bowl, the work passes must describe concentric circles by successive variations in the inclination of the arm. In the case of grinding, for example, the force exerted by the grinder being normal to the axis of the beam, the strut then only serves as a cable tray (fig. 6).

De même, un travail sur la plaque de partition nécessite que le bras reste parallèle à celle ci et décrive des rayons couvrant toute la surface. Un vérin déplace alors une butée qui vient brider le bras en élongation contre la surface sphérique
Les mouvements de site sont commandés par le vérin 935 du mât vertical. Les mouvements d'azimuth résultent de l'action du dispositif motorisé qui roule en appui flottant sur la paroi sphérique. Le bridage éventuel du bras contre la paroi sphérique est assuré par une portée déplacée par un vérin de serrage. Le travail mécanique est réalisé par un outil approprié pouvant osciller sur le chariot du bras , et qui , dans le cas d'une intervention sur la surface sphérique, est placé sur une platine inclinable lui permettant de travailler dans un plan vertical diametral du bol sphérique. Similarly, work on the partition plate requires that the arm remains parallel to it and describes rays covering the entire surface. A jack then moves a stop which clamps the arm in elongation against the spherical surface
The site movements are controlled by the jack 935 of the vertical mast. The azimuth movements result from the action of the motorized device which rolls in floating support on the spherical wall. Any clamping of the arm against the spherical wall is ensured by a bearing displaced by a clamping cylinder. Mechanical work is carried out by an appropriate tool which can oscillate on the carriage of the arm, and which, in the case of intervention on the spherical surface, is placed on a tilting plate allowing it to work in a vertical diametral plane of the spherical bowl .

Claims

Patent claims

1. The invention relates to an intervention remote manipulator for steam generators (steam generators) of nuclear reactors, characterized in that this remote manipulator is introduced by successive elements into the water spouts, that these elements are deployed there and then assembled without an operator has to enter the GV, also characterized in that it makes it possible to intervene on the tube plate, the vertical partition plate, as well as on the spherical surface.

2. Remote manipulator according to 1, characterized in that it has a base carrying an elevating clamping base, placed on the bottom of the spherical bowl, the positioning and fixing of which are ensured by a connecting gutter directly fixed to the manhole, plumb with a centering piece fixed to the tube plate.

3. Remote manipulator according to 1, consisting of a vertical mast and an arm forming a gallows on which a trolley circulates- equipped with a lifting plate, characterized in that it breaks down into several assemblies assembled as and when - a first assembly consisting of several elements hinged together, which is deployed in the water box; - a connection element ensuring rigid or semi-rigid connections; - auxiliary handling tools facilitating the introduction of the manipulator into the bowl of the GV as well as its positioning, mounting and fixing; - specific tools mounted on the trolley according to the type of intervention envisaged.

4. Remote manipulator according to 1 and 3, characterized in that the first mechanical assembly comprises the mast (vertical in the working position) and the beam or arm, connected to the mast by a fixed articulation and tiltable in a vertical plane, that it is set up by the operation of a rope connected to the centering element and positioning the end of the mast, that it is manually completed by an articulated connection element supporting the power supplies and which can serve as a strut, and that '' it is clamped in place by the lifting base.

5. Remote manipulator according to 4 where the arm is equipped at its end with a motorized azimuthal rotation device, retractable, bearing and rolling on the spherical surface of the bowl.

6. Teiemanipulator according to 5 where, during the sequence of an intervention, the arm comes to bend against the spherical surface by the action of a jack, and where the arm has an oscillating tool placed on a tilting plate which allows it to work in a vertical diametrical plane of the spherical bowl.

7. Arm according to 1 and 4 characterized in that its tilt capacity allows it to focus on the manhole for manual interventions intended for tool changes on the carriage.

s. Applications of this remote manipulator for grinding, machining, control operations on the flat and spherical walls of the water box, as well as for pressure jet washing operations