FR2598341A1 - Dispositif d'extraction d'un element cylindrique de grande longueur tel qu'un tube de condensateur - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF EST CONSTITUE PAR UNE PINCE FORMEE DE DEUX LEVIERS 3 RELIES ENTRE EUX PAR UN AXE D'ARTICULATION 4. CHACUN DES LEVIERS PORTE UNE BUTEE D'APPUI 5, UN GALET 10 MONTE ROTATIF SUR LE LEVIER 3 AUTOUR D'UN AXE PARALLELE A L'AXE D'ARTICULATION 4 ET UN MOYEN MOTEUR 15 D'ENTRAINEMENT EN ROTATION DU GALET 10 AUTOUR DE SON AXE. LES GALETS SONT PLACES EN VIS-A-VIS DE FACON A MENAGER ENTRE LEURS GORGES UN ESPACE POUR LAISSER LE PASSAGE A L'ELEMENT CYLINDRIQUE 1. LA MISE EN SERVICE DU DISPOSITIF EST OBTENUE EN REFERMANT LA PINCE POUR SERRER L'ELEMENT CYLINDRIQUE 1 ENTRE LES GALETS 10, PUIS EN METTANT LES BUTEES 5 DES LEVIERS EN APPUI SUR LA FACE EXTERNE DE LA PLAQUE 2 ET EN COMMANDANT DES MOYENS MOTEURS 15. LES GALETS SONT MIS EN ROTATION EN SENS INVERSE DE FACON A EXERCER UNE FORCE DE TRACTION SUR L'ELEMENT 1.

Description

L'inventicn concerne un dispositif d'ex- traction d un élément de forme cylindrique de grande longueur. traversant une plaque ayant une face plane externe sensiblement perpendiculaire à 1 axe de l' ele- ment cylindroue. En particulier, invention concerne un dispositif d extraction de tubes dans un condenseur d une centrale de production d'énergie électrique.

Dans les centrales de producton d'anergie électrique de type thermique, la vapeur produite par une chaudière à combustible fossile ou une chaudière nucléaire, actionne une turbine qui entraine un géné- rateur électrique. Les condensats en sortie de la tus bine sont sous forme d'un mélange de vapeur et de liquide, la température et la pression de ces condensats étant proches des valeurs correspondant à la vaporisa tion.Ces condensats doivent être refroidis pour se retrouver dans un état totalement liquide avant d'être réintroduits dans le circuit d'eau alimentaire de la chaudière Les condensats sont donc envoyés, à la sortie de la turbine, dans un condenseur constitué par une pluralité de tubes droits ee grande longueur dans lesquels circule de 1 eau de refroidissement.

A chacune de leurs extrémités les tubes traversent une plaque tubulaire dans laquelle ils sont fixés pour déboucher dans une boite à veau; l'une des boites à eau permet d'alimenter les tubes en eau de refroidissement et 1 autre boite à eau permet de récu pérer l'eau ayant circulé dans les tubes pour assurer le refroidissement des condensats. Les tubes sont disposés sur toute la longueur de l'enveloppe du condenseur dans laquelle on introduit les condensats, qui viennent en contact avec la surface exte-rne des tubes.

La vapeur d'échappement du corps basse pression de la turbine est ainsi refroidie et condensée avant d'être réinjectée dans le circuit d'eau alimentaire.

Les condenseurs des centrales nucléaires actuellement en exploitation reçoivent un débit de vapeur qui est de l'ordre de 850 à 1000 kg/seconde, ce qui nécessite un débit d'eau de refroidissement de 50 à 60 m / seconde dans les tubes du condenseur. Ces tubes, généralement en laiton, ont une longueur de l'or- dre de 12 m.

Après un certain temps de fonctionnement du condenseur, il est nécessaire de changer au moins une partie des tubes qui ont subi certaines détériorations.

Il peut être également nécessaire de changer l'ensemble des tubes d'un condenseur pour en modifier les performances; on peut être amené, par exemple, à remplacer les tubes en laiton par des tubes en un autre matériau.

Il est donc nécessaire de réaliser une extraction des tubes par l'une des extrémités du faisceau. Pour cela, on réalise le découpage de chacun des tubes du faisceau à extraire, à l'intérieur de la boite à eau opposée au coté d'extraction du tube, le plus prés possible de la plaque tubulaire correspondante.

On utilise généralement pour cette opération un outil de découpage du tube par l'intérieur. qui pratique une saignée circonférentielle de la paroi du tube jusqu'à séparation complète des deux tronçons formés.

On désolidarise alors le tube de la plaque tubulaire du côté par lequel on réalise l'extraction, puis le tube est extrait de la plaque tubulaire sur une petite longueur de l'ordre de 60 mm, pour présenter une partie saillante par rapport à la face externe de la plaque tubulaire.

Le dispositif permettant cette première extraction sur une faible longueur comprend des moyens d accrochage qui viennent se fixer à l'intérieur du tube.

A l'aide d'un outil du même type, on réalise l'extraction de la partie du tube restée à l'intérieur de la plaque tubulaire, à l'autre extrémité du faisceau.

On réalise enfin l'extraction de l'ensemble du tube, depuis la première extrémité du faisceau, en mettant en prise un dispositif d'extraction avec la partie saillante du tube par rapport à la première plaque tubulaire.

Le dispositif d'extraction utilisé jusqu'ici pour réaliser cette dernière phase est un treuil cons titué d'un tambour autour duquel est enroulé un câble.

Ce cable passe sur une poulie folle, mobile sur une poutre et dont le rôle est de guider le câble de façon que l'effort de traction sur le tube s'exerce dans une direction pratiquement axiale.

Pour réaliser l'extraction d'un tube, il faut dérouler le cable sur toute sa longueur et accrocher son extrémité à l'extrémité du tube à extraire.

Pour chacun des tubes dont on réalise l'extraction, il est nécessaire de fixer de façon efficace la poulie et le treuil, préalablement à l'opération d'extraction elle-meme; cela entraine des temps morts et allonge les opérations d extraction.

Les condenseurs des centrales électriques de puissance comportent un très grand nombre de tubes, de l'ordre de 10.000 ou plus.

Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'extraction d'un élément cylindrique de grande longueur, tel qu'un tube de condenseur, traver sant une plaque ayant une face plane externe sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'élément cylindrique, dispositif qui permette de réaliser l'extraction dans un temps très bref et avec un minimum d'opérations de préparation.

Dans ce but, le dispositif suivant l'invention est constitué par une pince formé de deux leviers réunis entre eux par un axe d'articulation et portant chacun
- une butée d'appui au voisinage de l'une de ses extrémités,
- un galet ayant une gorge creuse monté rotatif sur le levier autour d'un axe parallèle à l'axe d'articulation des deux leviers et placé sur le levier, de telle sorte que la butée d'appui et l'axe du galet soient de part et d autre de l'articulation des deux leviers,
- et un moyen moteur d'entrainement en rotation du galet autour de son axe, les galets étant placés en vis-à-vis de façon à ménager entre leurs gorges respectives un espace suffisant pour laisser le passage à l'élément cylindrique dans une position d'ouverture de la pince et la mise en service du dispositif étant obtenue en refermant la pince pour serrer l'élément cylindrique entre les galets, dans sa partie saillante par rapport à la face externe de la plaque, en mettant les butées des galets en appui sur la face externe de la plaque et en commandant les moyens moteurs pour mettre les galets en rotation en sens inverse, afin qu'ils exercent une force de traction sur le tube pour l'extraire de la plaque.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemples non lim tatifs, en se référant aux Figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif d'extraction suivant l'invention utilisable pour l'extraction de tubes de grande longueur d'un condenseur d'une centrale électrique de puissance.

Dans ces Figures
- La Fig. 1A est une vue en élévation latérale du levier supérieur d'un dispositif d'extraction suivant l'invention, en position d'ouverture.

- La Fig. 1B est une vue en élévation latérale du levier inférieur du dispositif d'extraction, en position de fermeture.

- Les Fig. 2A et 26 sont des vues suivant II des Fig. 1A et 1B.

- La Fig. 3 est une vue en coupe de l'arti- culation de la pince représentée sur les Fig. 1 et 2.

- La Fig. 4 est une vue en coupe partielle suivant IV-IV de la Fig. 18.

Sur les Fig. lA et 1B, on voit un tube 1 à extraire d'un condenseur dont on a représente uniquement la face externe 2 de la plaque tubulaire, du côté du faisceau ou l'on a réalisé préalablement une extraction du tube 1. La partie du tube 1 représentée sur les Figures correspond donc à la partie saillante par rapport à la plaque tubulaire, après qu'on ait réalisé une découpe de son autre extrémité et une extraction sur une petite longueur de l'ordre de 60 mm.

Le dispositif d'extraction suivant 1' inven- tion est constitué par une pince comportant deux leviers 3 articulés grâce à un axe 4 perpendiculaire au plan des leviers 3.

Sur la Fig. 1A, le levier supérieur 3 a été représenté dans une position correspondant à l ouve- ture de la pince au moment de son engagement sur l'ex- trémité du tube 1. Sur la Fig. 16, le levier inférieur 3 a été représenté dans une position correspondant à la fermeture de la pince, permettant l'extraction du tube.

Chacun des deux leviers 3 comporte une butée d'appui 5, de forme cylindrique, fixée à l'extrémité du levier 3 par l'intermédiaire d'une plaque 6 épousant la forme du levier et de vis 7. Comme il est visible sur la partie inférieure de la Fig. 1, le contact entre le levier et la face externe de la plaque tubulaire 2 est toujours réalisé suivant une zone voisine d'une génératrice de la butée d'appui cylindrique 5, quelle que soit l'inclinaison de la pince par rapport à l'axe X-X du tube 1.

Comme il est visible sur la Fig. 3, l'un des deux leviers comporte deux branches terminales, à l'intérieur desquelles vient s'engager avec un léger jeu une partie correspondante de l'autre levier 3. les deux leviers sont percés sur toute leur épaisseur et l'axe d'articulation 4 est monté dans un manchon en deux parties fixé à l'intérieur du trou traversant les deux leviers. l'axe d'articulation est maintenu en position grâce à des bagues de fixation 7.

On va maintenant se référer aux Fig. 1, 2 et 4 pour décrire l'ensemble de la structure de la pince.

Chacun des leviers 3 comporte un prolongement 8 constituant un moyeu dans lequel est monté rotatif, par l'intermédiaire de roulements à rouleaux 9, l'axe 11 d'un galet 10 comportant une gorge creuse en forme de V présentant un crantage 12. L'extrémité de l'axe 11 opposée au galet 10 est solidaire d'un pignon à chaine 14 permettant l'entraînement en rotation du galet 10, par l'intermédiaire d'un ensemble comportant un moteur pneumatique 16, un pignon d'entrainement 15 monté sur l'arbre de sortie du moteur 16 et une chaine 17 engrénant avec les pignons 14 et 15. Les pignons 14 et 15 et la chaine 17 sont enfermés dans un carter 18 fixé sur le levier 3. Le moteur 16 est alimenté par une conduite pneumatique 19 reliée par un branchement 20 à un circuit d'alimentation non représenté.Une commande à pied permet à l'opérateur utilisant la pince d'extraction d'alimenter le moteur 16 pour la mise en rotation du galet 10.

Les galets 10 et les deux leviers 3 sont disposés en vis-à-vis: les galets 10 ménagent entre leurs gorges crantées un espace suffisant pour le passage d'un tube 1, au moins dans la position d'ouverture de la pince, comme représenté sur les Fig. 1A et 2A. Dans la position de fermeture de la pince. comme représenté sur les Fig. 18 et 28. la gorge crantée des galets 10 vient en prise sur la surface extérieure du tube 1, comme il sera expliqué ci-après.

Comme il est visible sur les Fig. 1A et 18, la butée d'appui 5 et le galet 10 associés à un levier 3, sont situés de part et d'autre de l'axe d'articulation s de la pince, Si l'on considère la direction longitudinale du levier. En d'autres termes, la surface d'appui de la pince sur la face externe de la plaque tubulaire et le galet d'entrainement du tube sont disposés sur des branches différentes du levier 3.

Ceci concourt à l'obtention d'un effet d'auto-serrage de la pince en fonctionnement.

De plus, les plaques 6 de fixation des butées d'appui 5 sont prolongées latéralement par rapport au levier 3, ce qui permet d'éloigner et d'allonger la zone d'appui par rapport au tube 1 à extraire.

Les deux leviers 3 comportent, sur leurs faces latérales opposées au galet 10 et aux pattes 6 des butées d'appui. deux pattes de fixation en saillie 21 et 22 entre lesquelles est place un vérin 23 assurant le serrage préalable de la pince. Le corps du vérin 23 est fixé sur la patte inférieure 22, la tige du vérin étant fixée sur la patte supérieure 21. En alimentant le vérin pneumatique 23, par l'interme- diaire du circuit pneumatique non représente, on peut obtenir un serrage prealable des galets 10 sur l'ex trémité du tube 1, après engagement des leviers 3, comme représenté sur les Fig. 18 et 26.

Le dispositif comporte également deux poi gnées de manutention 24 décalées latéralement par rapport au levier 3, à l'opposé des galets 10. Ces poignées permettent la manutention du dispositif par l'opérateur dans une zone à l'écart de la trajectoire du tube à extraire.

Le dispositif comporte de plus un anneau de suspension 25 permettant de le fixer au crochet d'un palan monté sur une poutre parallele à la face externe 2 de la plaque tubulaire. Le palan est mobile sur la poutre, de façon à pouvoir amener le dispositif en face d'un tube quelconque saillant par rapport à la face externe de la plaque tubulaire. Pour faciliter la manutention et la mise en place de la pince d'extraction, le poids de cette pince est équilibré par un contre-poids fixé à l'extrémité de son câble de suspension.

On a réalisé un dispositif d'extraction des tubes d'un condenseur d'une centrale nucléaire à eau sous pression, dont la masse totale est de 18 kg, ce qui permet sa manutention sans difficulté par un seul opérateur.

Pour la mise en oeuvre du dispositif d'ex- traction, on amène ce dispositif au droit d'un tube 1 qui a été préalablement extrait de la plaque tubulaire 2 sur une faible longueur voisine de 60 mm. La pince est dans sa position d ouverture, ses deux leviers 3 étant dans des positions telles que représentées sur les Fig. 1A et 2A. L'opérateur engage la pince sur l'extrémité du tube jusqu'au moment où la butée d'appui cylindrique 5 vient en contact avec la face externe de la plaque tubulaire 2. L'opérateur actionne alors le vérin pneumatique 23, qui referme et resserre les deux galets 10 placés de part et d'autre du tube 1, sur l'extrémité saillante de ce tube. Le vérin pneumatique exerce une pression limitée qui permet essentiellement de démarrer l'opération d'extraction.

L'opération d'extraction proprement dite commence lorsque l'opérateur actionne la commande à pied du circuit pneumatique alimentant les deux moteurs 16 des galets. Les galets sont mis en rotation en sens inverse l'un de l'autre et comme schématisé par les flèches 27 sur la Fig. 1. Cette rotation en sens inverse des galets provoque une traction sur le tube dans le sens l'éloignant de la face externe 2 de la plaque tubulaire. Le crantage 12 constitué par des aspérités régulières séparées d'une distance de l'ordre de 2 mm coopère avec la surface extérieure du tube, sous l'effet de la pression exercée par le vérin 23, pour entrainer le tube.

Les butées 5 en appui sur la face externe de la plaque tubulaire 2, subissent une réaction F de cette plaque, dès que la force de traction des galets 10 s'exerce sur le tube.

La distance a de la génératrice d'appui de la butée 5 à l'axe d'articulation 4 de la pince, dans la direction perpendiculaire à la réaction F, c'est-adire dans une direction parallèle à la face de la plaque tubulaire 2, est choisie par construction inférieure à la distance b separant l'axe d'articulation au point d'application de la force de réaction F' du tube 1 sur les galets, dans la direction de l axe du tube.

L'appui de la pince sur la face externe de la plaque tubulaire permet d'exercer sur les leviers de cette pince, des couples F x a tendant à ramener les galets en contact avec le tube 1, puisque les butees d'appui 5 sont situées de part et d'autre de l'axe d'articulation 4. Le couple tendant à écarter les galets du tube pendant l'extraction est égal à
F' x b, la force F' de réaction du tube étant proportionnelle à la force de traction et donc. à la réaction F.

Il en résulte donc un effet d'auto-serrage de la pince. dés que l'opération d'extraction a démarré. Le vérin 23 n'a donc plus aucun rôle, quant au serrage de la pince.

En début d'opération, pour l'engagement de la pince, il est possible de réaliser cet engagement en alimentant initialement les deux moteurs pneumatiques 16 et en mettant les galets 10 en contact avec l'extrémité du tube 1. Le roulement des galets 10 sur le tube permet de déplacer la pince et de mettre les leviers et les butées d'appui 5 en position de travail, comme représenté sur la Fig. 18. Le vérin 23 a alors uniquement pour rôle le maintien des deux leviers, pendant l'engagement de la pince.

Dans le cas de l'extraction de tubes de longueur de 12 mètres d'un condenseur associé à la turbine d'une centrale nucléaire. la force d'extraction des tubes est de l'ordre de 300 daN: on a utilisé deux moteurs pneumatiques 16 d'une puissance unitaire sensiblement égale à 1,5 kW et des galets d'un diamètre de 50 mm tournant à une vitesse de 200 tours/mn. Le temps d'extraction d'un tube de 12 mètres est alors de l ordre de 20 secondes.

Dés que l'extraction d'un tube est réalisée, on déplace l'outillage pour le mettre au droit d'un tube rendu saillant par rapport à la plaque tubulaire par une opération antérieure d'extraction partielle.

La pince est de nouveau engagée sur le tube et les moteurs pneumatiques alimentes.

Les avantages de l'invention, tels qu'ils apparaissent dans la description qui vient d entre faite, sont principalement de permettre une extraction rapide et automatique des tubes, avec un auto-serrage de la pince constituant le dispositif d'extraction; ce dispositif ne nécessite aucun point d'ancrage, l'appui étant réalisé uniquement sur la face externe de la plaque tubulaire par rapport à laquelle le tube est saillant. La manutention et l'utilisation du dispositif sont également très rapides et très surs, des moyens étant prévus pour éviter tout effort lors de la mise en place et toute présence de l'opérateur sur la trajectoire du tube en cours d'extraction.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'etre décrit.

C'est ainsi qu'on peut imaginer l'utilisation de moyens moteurs différents de moteurs pneumatiques.

On peut également utiliser un vérin d'un autre type pour le serrage provisoire de la pince. ce serrage provisoire pouvant étre même réalisé de façon manuelle.

Bien qu'il soit préférable de déterminer une structure de pince auto-serrante au moment de la conception et la construction de cette pince, il est également possible de prévoir un moyen de serrage, par exemple par vérin, indépendant de la pince elle-meme.

Les butées d'appui peuvent avoir une autre forme que celle qui a été décrite, ces butées d'appui devant être décalées de part et d'autre du tube, pour réaliser leur appui sur la plaque tubulaire dans une zone plus ou moins éloignée de l'axe du tube.

Il est également préférable, mais non obligatoire, que ces butées d'appui soient décalées laté ralèment par rapport au levier.

Enfin, le dispositif d'extraction suivant l'invention peut être utilisé non seulement pour l'ex- traction des tubes de condenseur, mais encore pour l'extraction de tout élément de forme externe cylindrique, tubulaire ou plein traversant une plaque et comportant une extrémité saillante de longueur limitée par rapport à l'une des faces ou face externe de cette plaque.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'extraction d'un élément cylindrique de grande longueur traversant une plaque (2) ayant une face plane externe sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'élément cylindrique (1), caractérisé par le fait qu'il est constitué par une pince formée de deux leviers (3) reliés entre eux par un axe d'articulation (4) et portant chacun

- une butée d'appui (5) au voisinage de l'une de ses extrémités,

- un galet (10 > ayant une gorge creuse (12) monté rotatif sur le levier (3) autour d'un axe parallèle à l'axe d'articulation (4) des deux leviers et placé sur le levier, de telle sorte que la butée d'appui (5) et l'axe du galet soient placés de part et d'autre de l'articulation (4) des deux leviers (3),

- et un moyen moteur (16) d'entrainement en rotation du galet (10) autour de son axe, les galets (10) étant placés en vis-à-vis de façon à ménager entre leurs gorges respectives (12), un espace suffisant pour laisser le passage à l'élément cylindrique (1) dans une position d'ouverture de la pince et la mise en oeuvre du dispositif étant obtenue en refermant la pince pour serrer l'élément cylindrique (1) entre les galets (10) dans sa partie saillante par rapport à la plaque (2), en mettant les butées (5) des leviers (10) en appui sur la face externe (2) de la plaque et en commandant les moyens moteurs (16) pour mettre les galets (10) en rotation en sens inverse, afin qu'ils exercent une force de traction sur l'élé- ment (1) pour l'extraire de la plaque (2).

2. Dispositif d'extraction suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les galets (10) comportent une gorge en forme de V comportant un crantage (12).

3. Dispositif d'extraction suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'en position de service, les butées d'appui (5) viennent en contact sur la plaque (2) en un point situé à une distance a de l'axe d'articulation (4) de la pince, suivant une direction parallèle à la plaque (2) et perpendiculaire à l'axe (4), supérieure à la distance b séparant. suivant la direction de l'axe du tube (1 > , l'axe de l'articulation (4) du point d'appui du galet (10) sur le tube (1).

4. Dispositif d'extraction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que, pour chacun des leviers (3 > , le galet (10) et la butée d'appui (5) sont décales latéralement, du même côté du levier (3).

5. Dispositif d'extraction suivant la revendication 4. caractérisé par le fait qu'il comporte une poignée de manutention (24) solidaire de chacun des leviers (3) et décalée latéralement par rapport au levier (3), du côté opposé au galet (10) et à la butée d'appui (5).

6. Dispositif d'extraction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un vérin de serrage de la pince (23) fixé par son corps à l'un des leviers (3) et par sa tige à l'autre levier, dans des positions permettant le serrage des galets (10) sur un tube (1).

7. Dispositif d'extraction suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens moteurs (16) sont constitués par des moteurs pneumatiques dont l'axe de sortie est relié à un pignon à chaine (15), le galet (10) ayant un arbre (11) solidaire d'un autre pignon à chaine (14) entrainé à pa tir du pignon (15), par l'intermédiaire d'une chaine (17).

8. Dispositif d'extraction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7. caractérisé par le fait qu'il comporte un anneau de manutention (25) qui peut être relié au crochet d'un palan, permettant de déplacer le dispositif le long de la face externe de la plaque {2), un contre-poids étant également fixé à l'extrémité du câble de suspension du dispositif au palan.

9. Dispositif d'extraction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans le cas ou l'élément cylindrique à extraire est un tube d'un condenseur de vapeur associé à une turbine de puissance d'une centrale de production de courant électrique, caractérisé par le fait que les galets d'un diamètre voisin de 50 mm et tournant à une vitesse voisine de 200 tours/mn, exercent sur le tube une force de traction de l'ordre de 300 daN.