FR2604284A1 - Dispositif destine a communiquer un mouvement lineaire, du type comportant des organes de prehension a course reglable et appareil dote d'un tel dispositif pour abaisser et lever une barre d'entrainement de barres de controle dans un reacteur nucleaire - Google Patents

Abstract

CE DISPOSITIF COMPORTE UN ENSEMBLE DE PIECES POLAIRES ANNULAIRES MOBILES 35, 37, 39 ESPACEES LE LONG D'UN ELEMENT LINEAIRE 1 JOUXTANT UNE PIECE POLAIRE FIXE 27. LES ENTREFERS ENTRE LES PIECES POLAIRES SONT MAINTENUS OUVERTS PAR DES RESSORTS. DES BOBINES DE POUSSEE 19, 17, 15 SEPAREES FERMENT CHAQUE ENTREFER LORSQU'ELLES SONT ACTIVEES. UN ENSEMBLE D'ORGANES DE PREHENSION MOBILES 53 MONTE SUR LA PIECE POLAIRE MOBILE LA PLUS ELOIGNEE DE LA PIECE POLAIRE FIXE PEUT ETRE MIS EN ACTION POUR ENGAGER SES DENTS DANS L'ELEMENT LINEAIRE. UN MOYEN D'ACTIONNEMENT 21 PEUT SELECTIVEMENT AVANCER L'ELEMENT LINEAIRE SOIT D'UNE EPAISSEUR D'ENTREFER A CHAQUE PAS, EN METTANT EN ACTION LES BOBINES DE POUSSEE UNE PAR UNE SELON UNE SEQUENCE LONGITUDINALE, SOIT D'UNE LONGUEUR EGALE A LA SOMME DES EPAISSEURS DES ENTREFERS EN METTANT EN ACTION TOUTES LES BOBINES DE POUSSEE PRATIQUEMENT SIMULTANEMENT. APPLICATIONS : NOTAMMENT DANS LES REACTEURS NUCLEAIRES.

Description

DISPOSITIF DESTINE A COMMUNIQUER UN MOUVEMENT
LINEAIRE, DU TYPE COMPoRTANT DES ORGANES~DE
PREHENSION A COURSE REGLABLE ET APPAREIL DOTE
D'UN DISPOSITIF POUR ABAISSER ET LEVER UNE
BARRE D'ENTRAINEMENT DE BARRES DE CONTROLE DANS
UN REACTEUR NUCLEAIRE
Cette invention concerne un dispositif destiné à communiquer un mouvement linéaire (que l'on appellera plus simplement dispositif de mouvement linéaire), d'un type dans lequel des organes de préhension déplacent un élément linéaire pas à pas, et en particulier un tel dispositif dans lequel les déplacements sont réglables en longueur, ce qui permet par la suite la variation de la vitesse à laquelle l'élément linéaire est déplacé.

Les dispositifs de mouvement linéaire qui sont largement utilisés pour déplacer divers éléments dans une direction linéaire jusqu'aux positions désirées, tels que les éléments utilisés pour commander un traitement chimique complexe ou certains éléments sur une machine-outil complexe. Les éléments à positionner peuvent être situés à l'intérieur d'un caisson étanche sous pression, tels que les barres d'entraînement utilisées pour positionner les barres de contrôle à l'intérieur d'un réacteur nucléaire. Ces dispositifs de mouvement linéaire conviennent particulièrement bien pour ce type d'application puisqu'ils utilisent des forces magnétiques qui agissent à travers la paroi du caisson sous pression pour effectuer un mouvement sans requérir de pénétration mécanique dans l'enceinte étanche.

Certains types de dispositifs de mouvement linéaire utilisent des éléments de verrouillage ou de préhension qui sont mis en action par des moyens convenables, tels qu'une bobine solénoïdale, pour provoquer l'engrènement ou le dégagement de l'élément à déplacer. Un exemple d'un tel dispositif de mouvement linéaire est décrit dans le Brevet U.S. N 3.158.766. Ce dispositif utilise un jeu fixe d'organes de préhension et un jeu mobile d'organes de préhension dont chacun d'entre eux peut être mis en action par des bobines solénoïdales pour engrener dans des dents espacées longitudinalement sur l'élément linéaire à positionner.

Le jeu mobile d'organes de préhension est monté sur une pièce polaire magnétique mobile qui laisse un entrefer entre elle et une pièce polaire magnétique fixe espacée longitudinalement. Lorsque les organes de préhension mobiles engrènent avec l'élément linéaire, une bobine de levage jouxtant l'entrefer est activée, ce qui provoque une attraction vers la pièce polaire fixe de la pièce polaire magnétique mobile qui porte les organes de préhension mobiles, en déplaçant de ce fait par incréments l'élément linéaire. A ce moment, les organes de préhension fixes sont mis en action pour retenir l'élément linéaire tandis que les organes de préhension mobiles sont dégagés et la bobine de levage est désactivée pour permettre à la pièce polaire mobile et aux organes de préhension mobiles de retourner à leur position de départ sous l'effet de ressorts de poussée.

Quand l'élément linéaire est engrené de nouveau par les organes de préhension mobiles1 les organes de préhension fixes sont dégagés et le cycle est répété de telle sorte que l'élément linéaire est déplacé pas à pas. En renversant l'ordre des opérations, c'est-à-dire en activant la bobine de levage lorsque l'organe de préhension mobile est dégagé puis en désactivant la bobine de levage lorsque l'organe de préhension mobile est engrené, l'élément linéaire peut être déplacé dans la direction linéaire opposée. La dimension axiale de l'entrefer, et par conséquent la course du dispositif de mouvement linéaire, est rendue égale à l'espacement entre les dents de l'élément linéaire, de telle sorte que l'élément linéaire est avancé d'une dent à chaque course.

Le dispositif de mouvement linéaire du Brevet U.S.

Ne 3.158.766 convient pour abaisser ou relever les barres d'entraînement qui dans un réacteur nucléaire introduisent ou retirent les groupes de barres de contrôle. Pendant la marche normale du réacteur, les barres de contrôle sont déplacées vers l'intérieur ou vers l'extérieur du coeur du réacteur pour maîtriser la réactivité. Dans l'éventualité du besoin d'arrêter d'urgence et rapidement le réacteur, à la fois les organes de préhension fixes et les organes de préhension mobiles sont dégagés de telle sorte que les barres de contrôle s'enfoncent complètement sous l'influence de la gravité. D'une manière typique, l'espacement des dents sur les barres d'entraînement, et par conséquent la course du mécanisme d'entraînement, est 9,5 min ou 15,9 mm, selon le réacteur, et les mécanismes sont mis en oeuvre à une allure qui produit une vitesse d'avancement de plus de 38 cm/minute.De tels mécanismes d'entraînement ne conviennent pas pour utilisation dans une centrale ayant un coeur de réacteur petit et court, parce que, dans une telle installation, même des longueurs de pas de 9,5 mm créent des changements de réactivité excessivement grands. D'un autre côté, il est désirable dans un tel réacteur de petites dimensions, de garder la possibilité d'une vitesse d'avancement dépassant 38 cm/minute (15 pouces par minute) pour pouvoir suivre certaines opérations transitoires sans causer un dérapage de la centrale. I1 n'est pas pratique de réduire l'espacement entre les dents de la barre d'entraînement bien en dessous de 9,5 mm en raison des limites de résistance des organes de préhension plus petits qui seraient requis pour supporter les charges.

En conséquence, l'objet principal de cette invention est de fournir un dispositif de mouvement linéaire comportant des organes de préhension qui peuvent générer des mouvements faibles, précis et pas à pas de l'élément linéaire et aussi réaliser des mouvements grands et rapides lorsque c'est nécessaire.

En vue de ce but, la présente invention consiste en un dispositif de mouvement linéaire comprenant un élément linéaire ; et une pièce polaire magnétique fixe autour dudit élément linéaire ; dispositif caractérisé par un ensemble de pièces polaires magnétiques mobiles entourant l'élément linéaire et réparties longitudinalement d'un côté de la pièce polaire magnétique fixe ; des moyens d'écartement séparant longitudinalement lesdites pièces polaires magnétiques mobiles de la pièce polaire magnétique fixe, et les unes des autres, pour déterminer des entrefers longitudinaux entre elles ; des moyens de butée pour limiter la dimension axiale ou épaisseur de chacun de ces entrefers;;
une bobine de poussée jouxtant chacun desdits entrefers pour générer un flux magnétique dans le vide qui attire les pièces polaires délimitant ledit vide de manière à fermer l'entrefer lorsqu'activée ; un ensemble d'organes de préhension mobiles monté sur la pièce polaire magnétique mobile la plus éloignée de la pièce polaire magnétique fixe pour engrèner sélectivement avec ledit élément linéaire lorsque mis en action ; et des moyens de mise en action pour activer lesdites bobines de poussée lorsque désactivées, et pour désactiver lesdites bobines de poussée lorsqu'activées, lesdits moyens de mise en action étant capables de déplacer ledit ensemble d'organes de préhension mobiles et, quand l'ensemble des organes de préhension est mis en action, de déplacer ledit élément linéaire avec lui, soit d'une épaisseur d'entrefer à chaque pas par l'effet de la mise en action desdites bobines de poussée une par une selon une séquence longitudinale, soit d'une distance égale à la somme des épaisseurs des entrefers en mettant en action les bobines de poussée pratiquement simultanément.

Ainsi l'élément linéaire peut être déplacé dans un sens ou dans l'autre par pas qui sont réglables en longueur.

préférablement, les entrefers sont d'égale épaisseur et la somme des entrefers égale la distance entre dents sur l'élément linéaire. Ainsi, en mettant en action les bobines de poussée une à la fois, l'élément linéaire peut être déplacé d'une fraction de la distance entre dents de l'élément linéaire, et quand toutes les bobines ont été mises en action, l'élément linéaire peut être saisi par un ensemble d'organes de préhension fixes tandis que l'ensemble des organes de préhension mobiles est recyclé pour une autre course.

L'invention est particulièrement utile lorsqu'elle est appliquée à un mécanisme d'entraînement des barres de contrôle dans un réacteur nucléaire. Les déplacements par incréments générés lorsque les entrefers sont fermés ou ouverts un à la fois, donnent la possibilité de maîtriser d'une manière précise la réactivité. En même temps, les plus grands mouvements générés quand toutes les bobines de poussée sont mises en action pratiquement simultanément, assurent la possibilité de déplacer les barres de contrôle à une vitesse suffisante pour faire face à certains états transitoires du réacteur. De plus l'invention résout le problème d'assurer des petits mouvements pas à pas des barres de contrôle avec des organes de préhension qui sont suffisamment robustes pour supporter les charges.

Le principe de l'invention apparaîtra plus clairement à partir de la description qui suit d'une application préférentielle montrée seulement à titre d'exemple, sur les dessins d'accompagnement dans lesquels
les figures lA et 1B, mises bout-à-bout, comprennent une vue composée de l'élévation et de la section partielles d'un dispositif de mouvement linéaire concrétisant une application exemplaire de cette invention
la figure 2 est une coupe du dispositif de mouvement linéaire illustré par les figures 1A et 1B selon la ligne 2-2 de la figure 1A ;
la figure 3 est une coupe partielle de l'organe de préhension mobile du dispositif de mouvement linéaire des figures 1A et 1B montrant l'organe de préhension dans la position verrouillée ; et
les figures d, 5 et 6 sont des coupes verticales partielles expliquant la séquence des opérations du dispositif de mouvement linéaire des figures 1A et 1B pour effectuer les déplacements différentiels de l'élément linéaire.

L'invention sera décrite dans son application au mécanisme d'entraînement des barres de contrôle d'un réacteur nucléaire. Dans une telle installation, comme montré sur les figures 1A, 1B et 2, l'élément linéaire est la barre d'entraînement 1 à laquelle un groupe de barres de contrôle (non figurées) est fixé pour un mouvement linéaire vers l'intérieur ou vers l'extérieur du coeur d'un réacteur nucléaire (également non figuré).

La barre d'entraînement 1 est munie de dents 3 qui forment des rainures annulaires 5 espacées longitudinalement. Dans le mécanisme de l'exemple, le pas des dents 3 et par conséquent la distance entre les rainures 5 est de 9,5 mm.

La barre d'entraînement 1 est mobile linéairement à l'intérieur d'un logement tubulaire 7 qui est fait d'acier inoxydable d'une épaisseur capable de résister à des pressions intérieures de l'ordre de 140 kg/cmZ. Le logement 7 peut être pourvu d'un ensemble de pièces rapportées circonférencielles 9 faites d'un matériau magnétique qui réduit la réluctance de certaines parties du logement de manière à contrôler les chemins pris par les flux magnétiques émis à travers le logement. Le flux magnétique est généré par une série de cinq bobines solénoïdales espacées longitudinalement, entourant le logement 7, et comprenant : une bobine 11 d'organes de préhension fixes, une bobine 13 d'organes de préhension mobiles et des bobines de levage et de poussée 15, 17 et 19.Ces bobines solénoïdales sont sélectivement activées par une unité de commande 21 d'une manière qui sera discutée plus loin. Un logement extérieur démontable 23 entoure et protège les bobines solénoïdales et constitue la partie extérieure du chemin des flux
A l'intérieur du logement 7 un élément d'espacement ou espaceur tubulaire fixe 25 entoure la barre d'entraînement mobile 1. Une butée supérieure annulaire 27, une butée intermédiaire 29 et une butée inférieure 31 sont fixées à l'espaceur tubulaire 25, à des endroits espacés longitudinalement, par un filetage 32 et verrouillées en place par des boulons 33. Trois pièces polaires magnétiques annulaires mobiles 35, 37 et 39 peuvent glisser verticalement le long de l'espaceur tubulaire 25 entre la butée supérieure 27 et la butée intermédiaire 29.Les pièces polaires magnétiques mobiles supérieure et intermédiaire 35 et 37 sont munies de saillies radiales internes 41 et 43, respectivement, qui viennent porter contre des butées se présentant sous la forme d'anneaux 45 et 47 fixés à l'espaceur tubulaire 25 pour limiter le mouvement vers le bas de ces pièces polaires. Les ressorts hélicoïdaux de compression 49 et 51 s'appuient sur les surfaces supérieures des saillies 41 et 43, respectivement, pour pousser les pièces polaires respectives 35 et 37 vers le bas contre les butées 45 et 47.

La pièce polaire mobile inférieure 39 constitue une partie de l'ensemble mobile des organes de préhension 53. Cet ensemble mobile d'organes de préhension 53 comprend un tube-support mobile 55 de verrouillage fixé à la partie inférieure de la pièce polaire mobile inférieure 39 par un filetage 56 et verrouillé en place par le boulon 57. Le tube-support de verrouillage 55 est muni de trois ouvertures s'étendant longitudinalement et disposées circonférenciellement 59, en regard d'ouvertures semblables 61 dans l'espaceur tubulaire 25. Comme on peut le voir sur la figure 2, aussi bien que sur la figure lA, un bras de verrouillage 63 est articulé sur le tube-support mobile 55 de verrouillage dans chacune des trois ouvertures 59 au moyen d'un axe 65.Chacun des bras de verrouillage 63 est muni d'un bec 66 dirigé vers l'intérieur, bec d'une forme et d'une taille s'ajustant étroitement entre les dents espacées 3 de la barre d-'entrainement 1 quand le bras de verrouillage est basculé vers l'intérieur autour de l'axe 65. Des leviers 67 articulés au moyen d'axes 69 dans les évidements 71 à la partie inférieure des bras de verrouillage font pivoter ces bras. L'autre extrémité de chacun des leviers 67 est articulé au moyen d'un axe 73 dans un évidement 75 à la partie inférieure d'un pôle magnétique annulaire 77 actionnant le verrouillage mobile. Le pôle 77 actionnant le verrouillage peut glisser verticalement indépendamment du tube-support mobile 55 de verrouillage pour faire pivoter le bras de verrouillage 63 de manière à l'engrener dans ou à le dégager de la barre d'entraînement 1. L'extrémité supérieure du pôle magnétique 77 actionnant le verrouillage laisse un entrefer 79 sous l'extrémité inférieure de la pièce polaire magnétique mobile inférieure 39. Un ressort hélicoidal de compression 81 qui siège dans une rainure annulaire 83 s'étendant longitudinalement dans le pôle magnétique 77 actionnant le verrouillage, pousse le pôle vers le bas pour repousser le bras de verrouillage 63 et ouvrir l'entrefer 79.

L'activation de la bobine 13 d'organes de préhension mobiles génère un flux qui attire le pôle magnétique 77 de commande de verrouillage vers la pièce polaire mobile 39 et referme l'entrefer 79, et par conséquent fait pivoter le bras de verrouillage 63 vers la barre d'entraînement 1. Une rondelle non magnétique et résistante à l'usure 85 dans l'entrefer 79 sert à réduire l'hystérésis du flux magnétique dans l'entrefer 79 lors de la désactivation de la bobine 13 d'organes de préhension mobiles dc manière à accélérer le mouvement du pôle magnétique 77. L'extrémité inférieure du tubesupport 55 mobile de verrouillage glisse à l'intérieur d'une rainure annulaire 87 dans le haut de la butée intermédiaire 29 pour limiter le déplacement vers le bas de l'ensemble mobile d'organes de préhension 53.

L'ensemble mobile 53 d'organes de préhension, y compris la pièce polaire magnétique mobile inférieure 39, est poussé contre la butée par un ressort hélicoïdal de compression 89 qui s'appuie sur l'anneau de butée 47 et siège dans une rainure annulaire 91 en haut de la pièce polaire mobile inférieure 39.

La butée supérieure 27 et la pièce polaire magnétique mobile supérieure 35 délimitent un entrefer 93 qui est maintenu ouvert par le ressort 49.

Similairement, la pièce polaire magnétique mobile supérieure 35 et la pièce polaire mobile intermédiaire 37 délimitent un entrefer 95 maintenu ouvert par le ressort 51, et la pièce polaire mobile intermédiaire 37 et la pièce polaire mobile inférieure 39 délimitent un entrefer 97 qui est maintenu ouvert par le ressort 89.

Quand la bobine de levage 15 est activée, le flux magnétique résultant provoque une attraction entre la pièce polaire mobile intermédiaire 37 et une pièce polaire mobile inférieure 39. Puisque la pièce polaire mobile intermédiaire 37 est empêchée de descendre davantage vers le bas par l'anneau de butée 47, la pièce polaire mobile inférieure 39 et par conséquent l'ensemble entier 53 d'organes de préhension mobiles est soulevé en fermant l'entrefer 97. D'une manière semblable, l'activation de la bobine de levage 17 soulève la pièce polaire mobile intermédiaire 37 vers la pièce polaire mobile supérieure 35 en fermant l'entrefer 95 et l'activation de la bobine de levage du haut 19 soulève la pièce polaire mobile supérieure 35 vers la butée supérieure 27 en fermant l'entrefer 93.Une rondelle non magnétique 99 dans chaque entrefer 93, 95 et 97 réduit l'hystérésis du flux magnétique dans les entrefers lorsque les bobines respectives sont désactivées, de manière à accélérer l'ouverture des entrefers comme pour le cas de la rondelle 85. Les rainures circonférencielles 101 dans la surface extérieure des pièces polaires magnétiques mobiles 35, 37 et 39 servent à concentrer le flux magnétique dans les entrefers désirés 93, 95, 97 et 79.

Un ensemble fixe 103 d'organes de préhension est inséré entre la butée intermédiaire 29 et la butée inférieure 31. Cet ensemble comporte un anneau ou tube de support 105 qui a trois évidements longitudinaux espacés circonférenciellement 107 dans lesquels les bras de préhension fixes 109 sont articulés à leur extrémité supérieure au moyen des axes 111. Comme dans le cas des organes de préhension mobiles, les trois bras de préhension fixes 109 sont actionnés simultanément en formant un ensemble d'organes de préhension fixes. Un bec 113 sur chaque bras de préhension fixe 109 s'avance radialement vers l'intérieur entre les dents 3 de la barre d'entrainement 1 lorsque l'on fait pivoter le bras de préhension vers l'intérieur.Comme dans le cas des organes de préhension mobiles, un levier 115 fixé à l'extrémité inférieure du bras par un axe 117 dans un évidement 119 fait pivoter chaque bras de préhension fixe 109. L'autre extrémité du levier 115 est articulé dans un évidement 121 sur un second support tubulaire 123 au moyen d'un axe 125. Ce second tube de support 123 est fixé par le filetage 126 et verrouillé par le boulon 127 à un pôle annulaire 129, de commande d'organes de préhension fixes, qui forme avec l'extrémité inférieure de la butée support intermédiaire 29 un entrefer 131 qui est figuré fermé sur la figure 1A. Le pôle de commande 129 est poussé vers le bas pour ouvrir l'entrefer 131 par un ressort hélicoïdal de compression 133 qui s'appuie sur la surface inférieure de la butée intermédiaire 29 et siège dans une rainure annulaire 135 du pôle de commande 129.L'entrefer 131 est fermé par l'activation de la bobine solénoïdale 11 des organes de préhension fixes qui soulève le pôle de commande 129, et avec lui le second tube de support 123, qui fait pivoter le bras de préhension 109 vers l'intérieur pour engrèner avec le bec 113 dans la rainure 5 de la barre d'entraînement 1 comme montré sur la figure 1A. Comme dans le cas des autres entrefers magnétiques, une rondelle non magnétique 137 est pourvue dans l'entrefer 131.

Le mécanisme de commande décrit est pourvu d'un mécanisme de transfert de charge du type dévoilé par le
Brevet U.S. Ne 3.158.766. Ce dispositif permet à l'organe de préhension fixe de se déplacer légèrement verticalement pour soulager de leur charge les organes de préhension mobiles avant que ces derniers soient rétractés, de manière à diminuer l'usure des becs 66. Ce mécanisme comprend une butée de transfert de charge 139 en forme de cuvette, fixée à l'espaceur tubulaire 25 et un évidement 141 dans le pôle 129 actionnant l'organe de préhension fixe. Un ressort hélicoïdal de compression 143 ayant son siège dans la butée de transfert de charge 139 pousse l'anneau de support 105 vers le bas.Lorsque le pôle 129 actionnant l'organe de préhension fixe est soulevé par l'activation de la bobine solénoïdale 11, les bras de préhension 109 pivotent et introduisent les becs 113 à l'intérieur d'une rainure 5 de l'axe d'entraînement 1 en laissant un léger jeu entre les becs et les dents 3. Lorsque le pôle de commande 129 continue à fermer l'entrefer 131, l'anneau de support 105 et par conséquent les bras de préhension 109 sont soulevés en dépit de la résistance du ressort 143 quand un épaulement 124 sur le second tube de support vient porter contre l'anneau de support.Cette dernière portion de la course provoque le verrouillage des becs 113 dans la barre d'entraînement 1 et la soulève suffisamment pour assurer un jeu de dégagement entre les becs 66 des bras de préhension mobiles 63 et les dents 3 de la barre d'entraînement de telle sorte que les organes de préhension mobiles peuvent être retirés sans être soumis à aucune charge. Quand la charge est en cours de transfert des organes de préhension fixes aux organes de préhension mobiles, le mouvement descendant initial du pôle 129 actionnant les organes de préhension fixes abaisse l'anneau de support 105 pour transférer la charge des bras de préhension fixes 109 aux bras de préhension mobiles 63 si bien que, lorsque les bras de préhension 109 sont rétractés du fait de la continuation de l'abaissement du pôle de commande 129, il n'y a pas de charge sur les becs 113 des organes de préhension fixes.

La mise en oeuvre du dispositif de mouvement linéaire des figures 1A, 1B et 2 est effectuée par activation séquentielle et désactivation des bobines solénoïdales 11, 13, 15, 17 et 19 d'une manière prédéterminée par l'unité de commande 21. Au moyen d'une programmation adéquate de l'activation des bobines, la barre d'entraînement 1 peut être déplacée dans l'une ou l'autre direction, soit par des déplacements incrémentiels égaux à l'épaisseur de l'un des entrefers 93, 95, 97 ou en des déplacements plus grands, égaux à la somme des épaisseurs des entrefers 93, 95 et 97. Pour la clarté de l'exposé, les bobines activées sont montées hachurées comme, par exemple, la bobine 11 sur la figure 1A.

Sur les figures lA et 1B, l'ensemble fixe des organes de préhension est montré dans l'état verrouillé dans lequel il supporte le poids de la barre d'entraînement 1 et maintient cette dernière dans une position précise. A ce moment, les organes de préhension mobiles sont dégagés et tous les entrefers 93, 95 et 97 sont ouverts. Ainsi la bobine solénoidale des organes de préhension fixes 11 est activée et les bobines 13, 15, 17 et 19 sont désactivées. Afin de pousser la barre d'entraînement 1 dans la direction ascendante, la bobine solénoïdale des organes de préhension mobiles 13 est activée pour redresser le bras de verrouillage 63 et enclencher le bec 66 à l'intérieur d'une rainure 5 de la barre d'entraînement.Quand la bobine des organes de préhension fixes ll est désactivée, la barre 1 est légèrement abaissée jusqu'à ce que les becs 66 sur les organes de préhension mobiles engrènent avec une dent de la barre d'entraînement et que la barre soit verrouillée aux organes de préhension mobiles comme indiqué sur la figure 3. Les organes de préhension fixes étant dégagés, la bobine inférieure de levage 15 est activée pour soulever les organes de préhension mobiles et par suite la barre d'entraînement d'une longueur égale à l'épaisseur de l'entrefer 97 comme indiqué sur la figure 4.Lorsqu'on désire soulever la barre d'entraînement 1 d'un autre déplacement incrémentiel, la bobine médiane de levage 17 est activée, ce qui soulève la pièce polaire magnétique mobile 37 en fermant l'entrefer 95, et, aussi longtemps que la bobine de levage 15 reste activée, en soulevant l'ensemble des organes de préhension mobiles 53 à la position montrée sur la figure 5. Lorsqu'il est demandé de soulever la barre d'entraînement 1 d'un autre déplacement incrémentiel, la bobine de levage supérieure 19 est activée, tandis que les bobines 17 et 15 restent activées, en fermant l'entrefer 93 par le soulèvement de la pièce polaire mobile supérieure 35, et avec elle, les pièces polaires 37 et 39 portant les organes de préhension mobiles, et par suite la barre d'entraînement 1. A ce moment, tous les entrefers 93, 95 et 97 sont fermés comme indiqué sur la figure 6.Préférablement, chacun des entrefers 93, 95 et 97 est de la même épaisseur de sorte que chaque déplacement incrémentiel avance la barre d'entraînement de la même longueur.

La somme des épaisseurs des entrefers 93, 95 et 97 est égale à la distance entre les dents 3 de la barre d'entraînement de sorte que les trois déplacements incrémentiels soulèvent la barre d'entraînement à une position où les becs 113 des bras de verrouillage fixes 10-9 sont alignés avec la paire suivante de rainures 5 sur la barre d'entraînement.La bobine solénoïdale des organes de préhension fixes 11 est alors activée pour transférer le poids de la barre d'entraînement des organes de préhension mobiles aux organes de préhension fixes. ~Ensuite, la bobine des organes de préhension mobiles 13 est désactivée pour tirer en arrière les bras de verrouillage des organes de préhension mobiles 63, et alors les bobines 15, 17 et 19 sont désactivées pour abaisser les organes de préhension mobiles à la position montrée sur les figures 1A et 1B en préparation de la prochaine course.

Si l'on désire soulever la barre d'entraînement plus rapidement, une fois que les organes de préhension mobiles ont été verrouillés dans la barre d'entraînement comme indiqué sur la figure 3, les bobines de levage 15, 17 et 19 sont activées simultanément de sorte que tous les entrefers 93, 95 et 97 sont fermés ensemble et la barre d'entraînement est avancée à la position indiquée sur la figure 6 en un seul déplacement. En pratique il est préférable, afin de minimiser la taille des bobines individuelles de levage, que la bobine de levage inférieure 15 soit activée en premier, puis la seconde bobine de levage 17, et finalement la bobine du haut 19.

Le retard ou décalage entre l'activation des trois bobines de levage a besoin d'être seulement de 50 millisecondes environ de sorte qu'elles sont activées pratiquement simultanément et la barre est soulevée en un seul mouvement d'une distance égale aux épaisseurs des trois entrefers. Le mécanisme est rapporté à la position montrée sur les figures 1A et 1B de la même manière que décrite pour les déplacements incrémentiels.

Pour déplacer la barre d'entraînement vers le bas en partant de la position indiquée sur la figure 6, la bobine 19 est désactivée pour abaisser toutes les pièces polaires des organes de préhension mobiles d'une distance égale à l'épaisseur de l'entrefer 93. Puis à la demande, la bobine 17 est désactivée pour abaisser davantage la barre de l'épaisseur de l'entrefer 95.

Finalement, la bobine 15 est désactivée pour abaisser la barre du troisième déplacement incrémentiel. I1 ressort que la barre peut être abaissée de la distance complète entre les dents de la barre d'entraînement en désactivant toutes les bobines de levage simultanément.

Dans les deux modes opératoires, le mécanisme est recyclé pour déplacer la barre d'entraînement vers le bas en activant la bobine des organes de préhension fixes 11 afin de transférer le poids aux organes de préhension fixes, et ensuite, les organes de préhension mobiles étant dégagés, toutes les bobines de levage 15, 17 et 19 sont activées pratiquement simultanément pour fermer tous les entrefers 93, 95 et 97 et soulever les organes de préhension mobiles en alignement avec la prochaine paire de rainures 5 vers le haut de la barre d' entraînement
On peut donc alors apprécier que, conformément à l'invention, les barres de contrôle peuvent être déplacées vers l'intérieur ou vers l'extérieur du coeur du réacteur en de petits déplacements incrémentiels pour un contrôle précis de la réactivité. Alternativement, les barres de contrôle peuvent être déplacées d'une distance égale au pas des dents de la barre d'entraînement quand on désire déplacer les barres à une allure plus rapide afin de suivre certains états transitoires.

Tandis que dans l'application exemplaire de l'invention, il y a trois pièces polaires mobiles de sorte que les déplacements incrémentiels couvrent 1/3 de la longueur des déplacements les plus grands, il est évident que d'autres nombres de pièces polaires mobiles peuvent être utilisés tels que, par exemple, deux ou quatre ou n'importe quel autre nombre, selon les particularités de l'application. De plus, tandis que, dans l'exemple, le pas des dents de la barre était de 9,5 mm, d'autres longueurs peuvent être utilisées selon ce qui convient à l'installation.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour communiquer un mouvement linéaire comprenant

un élément linéaire (1) ;et

une pièce polaire magnétique fixe (27) entourant ledit élément linéaire (1), caractérisé par

une pluralité de pièces polaires magnétiques mobiles (35,37, 39) entourant l'élément linéaire (1) et réparties longitudinalement dans une direction à partir de la pièce polaire magnétique fixe (27)

des moyens d'écartement (49, 51, 89) séparant longitudinalement lesdites pièces polaires magnétiques mobiles (35, 37, 39) de la pièce polaire magnétique fixe (27) et les séparant les unes des autres pour déterminer des entrefers axiaux, c'est-à-dire longitudinaux (93, 95, 97) entre elles

des moyens de butée (45, 47, 29) pour limiter la dimension axiale ou épaisseur de chacun de ces entrefers (93, 95, 97)

une bobine de poussée (19, 17, 15) jouxtant chacun desdits entrefers (93, 95, 97) pour générer en travers de l'entrefer un flux magnétique qui attire les pièces polaires délimitant ledit entrefer de manière à fermer l'entrefer lorsqu'activée

un ensemble d'organes de préhension mobiles (53) monté sur la pièce polaire magnétique mobile (39) la plus éloignée de la pièce polaire magnétique fixe (27) pour engager sélectivement ledit élément linéaire (1) lorsque mis en action ; et

des moyens de mise en action (21) pour activer lesdites bobines de poussée (19, 17, 15) lorsque désactivées et pour désactiver lesdites bobines de poussée lorsqu'activées, lesdits moyens de mise en action (21) étant capables de déplacer ledit ensemble d'organes de- préhension mobiles (53), et, quand l'ensemble des organes de préhension est mis en action, de déplacer ledit élément linéaire (1) avec lui, d'une épaisseur d'entrefer pour chaque déplacement sous l'effet de la mise en action desdites bobines de poussée (15, 17, 19) une à une selon une séquence longitudinale, ou bien d'une longueur égale à la somme des épaisseurs des entrefers sous l'effet de la mise en action des bobines de poussée (15, 17, 19) pratiquement simultanément.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément linéaire (1) comporte à sa surface des rainures circonférencielles (5) longitudinalement espacées d'une manière pratiquement uniforme, lesdits moyens de préhension (53) comprenant des organes (66) qui engrènent avec lesdites rainures (5) lorsque mis en action, et la somme des épaisseurs desdits entrefers (93, 95, 97) étant pratiquement égale à la distance entre rainures adjacentes (5).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de préhension fixes (103) entourent ledit élément linéaire (1) pour le maintenir pendant que les moyens de préhension mobiles (53) sont recyclés par l'effet de la mise en action de toutes lesdites bobines de poussée (15, 17, 19), les organes de préhension mobiles (53) n'étant pas mis en action.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite pluralité de pièces polaires magnétiques mobiles (35, 37, 39) comprend trois pièces polaires telles que précité qui déterminent avec lesdites pièces polaires magnétiques fixes lesdits entrefers (93, 95, 97) au nombre de trois et qu'il est pourvu de trois bobines de poussée (15, 17, 19), chacune jouxtant chacun des trois dits joints.

5. Appareil pour abaisser et lever une barre d'entraînement (1) à laquelle sont reliées des barres de contrôle destinées à être introduite dans le coeur d'un réacteur nucléaire et à en être rappelée, ladite barre d'entraînement (1) ayant des rainures annulaires (5) espacées sur au moins une portion de sa longueur

un logement cylindrique vertical (7) étanche aux fluides à l'intérieur duquel ladite barre d'entraînement (1) est mobile verticalement

un jeu d'organes de préhension fixes (103) entourant la barre d'entraînement (1) à l'intérieur dudit logement (7) et capables lorsqu'activés d'engréner dans une rainure annulaire (5) de ladite barre d'entraînement (1)

et une pièce polaire magnétique fixe cylindrique (27) entourant ladite barre d'entraînement à l'intérieur dudit logement, caractérisé par

au moins deux pièces polaires magnétiques mobiles cylindriques (37, 39) entourant la barre d'entraînement à l'intérieur du logement (7) en dessous de la pièce polaire magnétique fixe

des moyens de butée (42, 49) pour limiter le mouvement vers le bas de chacune desdites pièces polaires magnétiques mobiles, lesdites pièces polaires fixes (27) et mobiles (37, 39) délimitant entre elles des entrefers longitudinaux (95, 97), qui sont ouverts quand lesdites pièces polaires mobiles (37, 39) sont contre les moyens de butée

un jeu d'organes de préhension mobiles (53) monté sur la pièce polaire magnétique mobile la plus basse (39) qui engrène dans une rainure annulaire (5) de la barre d'entraînement (1) lorsque mis en action

une bobine (11) d'organes de préhension fixes entourant le jeu d'organes de préhension fixes (103) à l'extérieur dudit logement (7) pour générer un flux magnétique afin de mettre en action le jeu d'organes de préhension fixes (103) lorsqu'activée

une bobine (13) d'organes de préhension mobiles entourant le jeu d'organes de préhension mobiles (53) à l'extérieur dudit logement (7) pour générer un flux magnétique afin de mettre en action les organes de préhension mobiles (53) lorsqu'activée

une bobine de levage (15, 17) entourant chacun desdits entrefers (95, 97) à l'extérieur dudit logement (7) pour générer lorsqu'activée un flux magnétique qui attire longitudinalement les deux pièces polaires magnétiques (37, 39) délimitant les entrefers (95, 97), l'une vers l'autre pour fermer l'entrefer en soulevant la plus basse (39) desdites deux pièces polaires vers la pièce polaire la plus haute (37) qui est empêchée de subir un mouvement descendant ; et

des moyens (21) pour activer sélectivement ladite bobine (13) des organes de préhension mobiles afin de mettre en action ledit jeu d'organes de préhension mobiles (53) pour qu'ils engrènent avec ladite barre d'entraînement (1), et pour ensuite activer d'une manière sélective et séquentielle, à la demande, lesdites bobines de levage (15, 17) en commençant par la bobine de levage (15) la plus basse afin de soulever par incréments les organes de préhension mobiles (53) et par conséquent la barre d'entraînement (1) par l'effet de la fermeture desdits entrefers (95, 97) un à la fois, ou bien pour activer lesdites bobines de levage (15, 17) pratiquement simultanément afin de soulever la barre d'entraînement (1) en un seul déplacement d'une longueur égale à la somme des épaisseurs desdits entrefers (95, 97) et, après que toutes lesdites bobines de levage (15, 17) ont été activées, pour activer ladite bobine (11) des organes de préhension fixes (103) afin de mettre en action le jeu d'organes de préhension fixes (103) et d'engrèner et de tenir la barre d'ntrainement (1) tandis que la bobine (13) des organes de préhension mobiles est désactivée puis les bobines de levage (17, 15) pour recycler les organes de préhension mobiles (53).

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la somme des épaisseurs de tous lesdits joints (95, 97) est pratiquement égale à la distance entre les rainures annulaires adjacentes (5) de la barre d'entraînement (1).

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé par trois pièces polaires magnétiques mobiles (35, 37, 39) et trois bobines de levage (15, 17, 19).

8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par un manchon fixe (25) entre la barre d'entraînement (1) et lesdites pièces polaires magnétiques mobiles (35, 37, 39) et dans lequel lesdits moyens de butée (45, 47, Z9) qui limitent le mouvement vers le bas des pièces polaires magnétiques mobiles (35, 37, 39) débordent radialement à l'extérieur dudit manchon (25) pour former des épaulements qui viennent porter contre les pièces polaires respectives (35, 37, 39).