WO2010072949A1 - Obturateur etanche d'une ouverture d'une tubulure de jonction d'une enceinte et d'une canalisation, notamment d'un generateur de vapeur d'un reacteur nucleaire a eau sous pression - Google Patents

Obturateur etanche d'une ouverture d'une tubulure de jonction d'une enceinte et d'une canalisation, notamment d'un generateur de vapeur d'un reacteur nucleaire a eau sous pression Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a sealed shutter of an opening of a connecting pipe of an enclosure and a pipe and more particularly of an opening of a connection pipe of a water box of a generator of steam from a pressurized water nuclear reactor to a pipe of the primary circuit.
  • Nuclear pressurized water reactors include steam generators that provide heating and vaporization of feedwater by heat transported by pressurized water used for cooling the reactor core.
  • the pressurized water reactors comprise, on each of their primary branches, a steam generator having a primary part in which circulates water under reactor cooling pressure and a secondary part receiving feed water which is heated. and vaporized progressively and emerges from the secondary part of the steam generator in the form of steam which is sent to a turbine associated with the nuclear reactor to drive an alternator producing the electric current.
  • Such steam generators comprise an outer envelope, called pressure envelope, of generally cylindrical shape arranged with its vertical axis and integral with a substantially horizontal tube plate whose lower face or inlet face constitutes a wall of a box. supply water of the steam generator, in pressurized water constituting the primary fluid.
  • This water box of generally hemispherical shape is traversed by openings at which are welded connecting pipes to the hot leg and the cold leg of a loop of the primary circuit of the nuclear reactor.
  • Nuclear reactors must periodically be shut down to perform maintenance, replacement and repair operations, such as handling fuel assemblies. This downtime also allows maintenance of the steam generators.
  • the primary circuit and the tank of the nuclear reactor are filled with water during maintenance operations of the nuclear reactor, so that it is necessary to drain the water box and then isolate it from the primary circuit before being able to intervene. operators inside this water box.
  • a shutter fixing ring is welded inside the water box around the opening of the pipe in its portion opening inside the enclosure in a coaxial arrangement with respect to the tubing.
  • the shutter also comprises a sealing member intended to be applied on the inner surface of the fixing ring and / or the opening of the tubing.
  • a shutter also called a shutter, in the form of a bowl having a first cylindrical portion closed by a bottom whose diameter is smaller than the inside diameter of the ring and a second peripheral portion of flat annular shape of which the outer diameter is greater than the inner diameter of the ring.
  • the seal is provided by two inflatable peripheral ring seals which are interposed between the inner surface of the ring and the outer surface of the cylindrical part of the shutter, when this shutter is put in place, as well as by a static seal bearing either against the inner surface of the opening of the pipe, or against the upper surface of the the ring and a peripheral retaining portion in the form of a flange coming to bear against the outer surface of the fixing ring.
  • this type of shutter has a mechanical resistance and in particular a resistance to the temperature or the pressure of a fluid acting on one side of said shutter which may be insufficient for uses repeated and long durations, or for accidental situations.
  • the object of the invention is to avoid these drawbacks by proposing a sealed shutter of an opening of a connecting pipe of an enclosure and a pipe, which is reliable and easy to implement by operators inside. of a water box of a steam generator, while decreasing the intervention time of these operators in a hostile environment.
  • the subject of the invention is therefore a sealed shutter of an opening of a connecting pipe of an enclosure and a pipe comprising a fixing ring disposed around this connection opening of the pipe opening into the enclosure and fixed on the inner surface of the enclosure, said shutter comprising:
  • a rigid support plate formed by a cylindrical portion whose diameter is smaller than the inside diameter of the fixing ring and a flat annular portion whose diameter is greater than the inside diameter of said fixing ring, and
  • sealing member carried by the cylindrical portion of the support plate, characterized in that the sealing member comprises a seal comprising, on the one hand, a planar and flexible central portion of small thickness, extending - below the cylindrical portion of the support plate and on the other hand a radially deformable peripheral portion by a central expansion means of said peripheral portion against the inner surface of the fixing ring.
  • the peripheral part is thicker and more resistant than the central part of the joint and delimits with the central part of the joint, an internal housing for the expansion means, said housing being open to the opposite of said central part,
  • the inner housing has on the peripheral portion of the seal, a frustoconical inner wall whose slope is oriented towards the center of the support plate,
  • the central expansion means is of the conical fitting type and comprises an expansion plate of complementary shape to the internal housing of the seal and movable in translation along the axis of the shutter by a control element between a passive position discarded of the housing and an active position in said housing for radially moving the peripheral portion of the joint,
  • the expansion plate comprises a frustoconical lateral flange whose slope is oriented towards the center of the support plate,
  • the upper edge of the lateral rim of the expansion plate has a diameter substantially equal to the diameter of the lower edge of the frustoconical wall of the housing
  • control element is formed by a screw system or by an eccentric cam system, or by a helical ramp system,
  • the support plate and the expansion plate are made of composite material, each element of which constitutes them comprises two cover skins, substantially parallel and delimiting between them volumes filled with foam or honeycomb, said volumes being delimited by transverse walls forming stiffeners,
  • the support plate and the expansion plate are made of metal alloy, such as aluminum, - the support plate and the expansion plate are each formed of at least two panels hinged together and foldable on each other , and - The support plate is formed of five panels articulated by hinges and the expansion plate is formed of three panels articulated by hinges.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the lower part of a steam generator with its water box
  • FIG. 2 is a sectional view of a tubing of the water box of a steam generator comprising a ring for fixing a shutter according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the shutter according to the invention.
  • Figs. 4 and 5 are diagrammatic views in section in a vertical plane of the shutter, respectively before and after the expansion of the sealing member,
  • FIG. 6 is a schematic sectional view in a vertical plane of the support plate of the shutter
  • Figs. 7 and 8 are diagrammatic views respectively in perspective and in section in a vertical plane of the sealing member of the shutter
  • - Figs. 9 and 10 are diagrammatic views respectively in perspective and in section in a vertical plane of the expansion means of the sealing member of the shutter
  • - Figs. 11 to 15 are schematic views showing the different stages of installation and fixing of the shutter on a manifold of the water box of the steam generator.
  • FIG. 1 there is shown the lower part of a steam generator designated by the general reference 1 and comprising the hemispherical wall of a water box 2.
  • This hemispherical wall is fixed on a tubular plate 3 in which are fixed the ends of the beam tubes 4.
  • the water box 2 is internally divided into two parts by a transverse partition 5.
  • the wall of the water box 2 is traversed by openings at which are fixed connection pipes 6 of two pipes, not shown, of the primary circuit.
  • the pipes 6 make it possible to ensure the supply of water under pressure of one of the parts of the water box and the recovery by the other part of the water box of the pressurized water circulating inside. tubes of the bundle 4 of the steam generator 1.
  • the wall of the water box 2 is also traversed by manholes 7 opening into each of the compartments separated by the partition 5.
  • the pipes 6 fixed at the openings of the passage of the water box 2 comprise a bore of cylindrical-frustoconical shape having a first cylindrical portion 6a extended by a second frustoconical portion 6b which flares towards the inside of the water box 2.
  • the primary circuit is generally filled with water so that it is necessary to ensure the tight closure of the flared opening of the tubing 6 before perform the intervention.
  • an attachment ring 8 is fixed, for example by welding on the inner surface of the water box 2, in a coaxial arrangement with respect to the opening of the tubing 6 in the zone where the flared part of the tubing 6 opens inside the water box 2.
  • the tubing 6 is also pierced with a channel 9 to perform the complete emptying of the water box after it has been isolated from the primary circuit by a shutter attached to the fixing ring 8.
  • the shutter shown as a whole in Figs. 3 to 5 must be introduced inside the water box 2 through the manhole 7 opening into the water box.
  • the shutter is designated by the general reference 10 and has four main elements, namely:
  • the support plate 20 shown respectively in perspective in FIG. 3 and in section in a vertical plane in FIG. 6 is formed by a cylindrical portion 21 whose diameter is smaller than the inner diameter of the fastening ring 8 and by a flat disk-shaped annular portion 22 whose diameter is greater than the inside diameter of said fastening ring 8.
  • the part ring 22 has holes 23 (FIG 3) uniformly distributed for the passage of fixing members, not shown, for example screws, cooperating with threaded orifices formed in said fixing ring 8.
  • the underside of the cylindrical portion 21 comprises a ring 21a ( Figure 6) which constitutes a bearing surface for the sealing member 30 in its expansion position, as will be seen later.
  • this support plate 20 is made of light material and at least two panels hinged together and foldable on each other. others.
  • the support plate 20 is made of a composite material comprising two substantially parallel skins 20a and 20b.
  • the skins 20a and 20b are composed of fabrics made by weaving carbon filaments or aramid or carbon-aramid. These skins 20a and 20b determine between them volumes 20c which are delimited by transverse walls 24 forming stiffeners.
  • the volumes 20c are filled with a foam, preferably a closed-cell thermoplastic foam or honeycomb.
  • this upper skin 20a may be coated with a protective material, such as a polyurethane elastomer.
  • the sandwich structure of the composite material constituting the support plate 20 makes it possible to obtain a reduced weight, of the order of 8 to 10 kg.
  • the support plate 20 is formed of five panels 25 juxtaposed and separated from each other by fold lines 26 arranged at the level of the stiffeners 24.
  • the panels 25 are hinged together by means of hinges 27, of known type or at means of any other appropriate system.
  • the sealing member shown respectively in perspective in FIG. 7 and in section along a vertical plane in FIG. 8 is formed by a seal 30 having a central portion 31 flat and flexible, thin and a peripheral portion 32 more resistant and thicker.
  • This peripheral portion 32 extends below the central portion 31 and defines with said central portion 31 an inner housing 33 for the expansion means 40.
  • This housing 33 is open opposite the central portion 31 in order to allow the expansion means 40 to enter, as will be seen later.
  • the inner housing 33 comprises, on the peripheral portion 32 of the seal 30, a frustoconical inner wall 34 whose slope is oriented towards the center of the support plate 20 situated above, that is to say in the direction of the shutter axis 10.
  • the expansion means 40 shown respectively in perspective in FIG. 9 and in section in a vertical plane in FIG. 10, is of the conical fitting type and comprises an expansion plate 41 of general shape complementary to the inner housing 33 of the seal 30.
  • the expansion plate 41 has a frustoconical lateral flange 42 whose slope is oriented towards the center of the support plate 20 located above, that is to say in the direction of the axis of the shutter 10.
  • the upper edge of the lateral rim 42 of the expansion plate 41 has a diameter substantially equal to the diameter of the lower edge of the frustoconical wall 34 of the housing 33 of the seal 30.
  • This expansion plate 41 is also made of composite material comprising two skins 41a and 41b of cover, substantially parallel, and defining between them volumes 40c delimited by transverse walls 44 forming stiffeners.
  • the skins 41a and 41b are preferably composed of fabrics by weaving of carbon or aramid or carbon-aramid filaments.
  • the volumes 40c are filled with foam, preferably a closed-cell thermoplastic foam or honeycomb.
  • the expansion plate 41 is formed of at least two panels 45 hinged together and foldable on each other.
  • the expansion plate 41 is formed of three panels 45 juxtaposed and separated by fold lines 46 arranged at the level of the stiffeners 44. These panels 45 are hinged together by means of hinges 47 of known type or by means of any other appropriate system.
  • the support plate 20 and the expansion plate 41 may be made of metal alloy, such as aluminum.
  • the expansion plate 41 is displaceable in translation along the axis of the shutter 10 by the control element 50 between a passive position spaced from the housing 33 and wherein the peripheral portion 32 of the seal 30 is spaced from the ring. 21a (FIG 4) and an active position in said housing 33 to radially move the peripheral portion 32 of the seal 30 to apply and maintain this peripheral portion 32 against the inner surface of the fastening ring 8. In this position activates the peripheral portion 32 of the seal 30 abuts on the ring 21a ( Figure 5).
  • the control element 50 for moving the expansion plate 41 towards the support plate 20 and applying the peripheral portion 32 of the seal 30 against the inner surface of the fixing ring 8 and thus to seal or to spread this expansion plate 41 of the support plate 20 to release the peripheral portion 31 of the seal 30, is formed in the embodiment shown in the figures, by a screw system of conventional and known type.
  • This screw system comprises a threaded rod 51 whose one end is embedded in the expansion plate 41 and a nut 52 screwed onto said threaded rod 51.
  • the control means 50 may also be constituted by an eccentric cam system or by a helical ramp system or by any other suitable system for performing this function, such as for example a ball pin.
  • an operator enters the corresponding compartment of the water box 2, as shown in FIG. 11 and it introduces into this compartment the expansion plate 41 in a folded configuration.
  • the seal 30 has previously been fixed on the expansion plate 41 for example by screwing members, not shown, passing through the central portion 31 of this seal 30 by holes 35 and which are screwed into said expansion plate 41.
  • the expansion plate 41 can pass into the manhole 7 which has an inside diameter smaller than the diameter of the expansion plate 41 when it is deployed (Fig. 12).
  • this expansion plate 41 carrying the seal 30 by pivoting the panels 45 around the hinges 47 and he places this expansion plate 41 and the seal 30 in its deployed configuration inside the frustoconical portion 6b of the tubing 6, as shown in FIG. 13.
  • the expansion plate 41 also carries the threaded rod 51.
  • the support plate 20 is folded by pivoting the sections 25 one over the other around the hinges 27 and this support plate 20 in such a configuration is introduced inside the manhole 7 and brought by the operator inside the water box compartment 2.
  • the support plate 20 carries the screwing members 55 for fixing the shutter 10 on the fastening ring 8.
  • the operator positions a screwing tool 60 centered on the shutter 10, as shown in FIG. 15.
  • This screwing tool 60 consists of a centering foot 61 on the shutter 10 carrying an arm 62 provided at its free end with a screwdriver 63.
  • a camera 64 is also mounted on the arm 62 to allow an operator located outside the water box 2 to control the operations by means of a console, not shown, for viewing.
  • the screwing tool 60 also comprises a pole 65 which makes it possible to introduce and position or remove the screwing tool 60 from the outside of the water box 2 through the manhole 7, as shown in FIG. fig.15.
  • the angular position of the arm 62 carrying the screwdriver 63 and the rotation of this screwdriver 63 to screw a screw member 55 are controlled for example by a handle, not shown, located at the free end of the pole 65 and maneuvered by the operator.
  • the shutter 10 according to the invention thus makes it possible to ensure a very good sealing contact on the fixing ring and this shutter has a increased resistance to pressure regardless of the direction in which this pressure is exerted.
  • the shutter according to the invention has the advantage of being resistant and lightweight facilitating handling operations and it is easy to implement which reduces the intervention time of these operators in a hostile environment.

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Abstract

L'invention concerne un obturateur (10) étanche d'une ouverture d'une tubulure (6) d'une jonction d'une enceinte et d'une canalisation comportant un anneau de fixation (8). L'obturateur (10) comporte une plaque support (20) rigide et un organe d'étanchéité (30) porté par ladite plaque support (20) et comprend un joint comportant une partie centrale (31) plane et souple de faible épaisseur s'étendant au-dessous de la plaque support (20) et une partie périphérique (32) déformable radialement par un moyen central d'expansion (40) de la partie périphérique contre la surface intérieure de l'anneau de fixation (8).

Description

Obturateur étanche d'une ouverture d'une tubulure de jonction d'une enceinte et d'une canalisation, notamment d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.
La présente invention concerne un obturateur étanche d'une ouverture d'une tubulure de jonction d'une enceinte et d'une canalisation et plus particulièrement d'une ouverture d'une tubulure de raccordement d'une boîte à eau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression à une canalisation du circuit primaire.
Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent des générateurs de vapeur qui assurent réchauffement et la vaporisation d'eau d'alimentation par la chaleur transportée par l'eau sous pression utilisée pour le refroidissement du cœur du réacteur. Les réacteurs à eau sous pression comportent, sur chacune de leurs branches primaires, un générateur de vapeur ayant une partie primaire dans laquelle circule l'eau sous pression de refroidissement du réacteur et une partie secondaire recevant de l'eau d'alimentation qui est échauffée et vaporisée progressivement et ressort de la partie secondaire du générateur de vapeur sous forme de vapeur qui est envoyée à une turbine associée au réacteur nucléaire pour assurer l'entraînement d'un alternateur de production du courant électrique.
De tels générateurs de vapeur comportent une enveloppe externe, appelée enveloppe de pression, de forme générale cylindrique disposée avec son axe vertical et solidaire d'une plaque tubulaire sensiblement horizontale dont la face inférieure ou face d'entrée constitue une paroi d'une boîte à eau d'alimentation du générateur de vapeur, en eau sous pression constituant le fluide primaire.
Cette boîte à eau de forme généralement hémisphérique est traversée par des ouvertures au niveau desquelles sont soudées des tubulures de raccordement à la branche chaude et à la branche froide d'une boucle du circuit primaire du réacteur nucléaire.
Les réacteurs nucléaires doivent périodiquement être arrêtés pour réaliser des opérations de maintenance, de remplacement et de réparation, telles que la manutention des assemblages combustibles. Ce temps d'arrêt permet d'effectuer également la maintenance des générateurs de vapeur.
Pour effectuer certaines opérations d'entretien ou de réparation sur les générateurs de vapeur, pendant les arrêts du réacteur nucléaire, il peut être nécessaire de faire intervenir du personnel d'exécution à l'intérieur de la boîte à eau.
Le circuit primaire et la cuve du réacteur nucléaire sont remplis d'eau pendant les opérations de maintenance du réacteur nucléaire, de sorte qu'il est nécessaire de vidanger la boîte à eau puis de l'isoler du circuit primaire avant de pouvoir faire intervenir des opérateurs à l'intérieur de cette boîte à eau.
Pour permettre aux opérateurs d'intervenir à l'intérieur de la boîte à eau, on connaît des dispositifs de fermeture étanche des tubulures de jonction de cette boîte à eau au circuit primaire qui comportent des obturateurs également appelés tape d'obturation, mis en place à l'intérieur des tubulures de la boîte à eau préalablement aux interventions.
Pour la mise en place de cet obturateur, un anneau de fixation de l'obturateur est soudé à l'intérieur de la boîte à eau autour de l'ouverture de la tubulure dans sa partie débouchant à l'intérieur de l'enceinte dans une disposition coaxiale par rapport à la tubulure. L'obturateur comporte aussi un organe d'étanchéité destiné à être appliqué sur la surface intérieure de l'anneau de fixation et/ou de l'ouverture de la tubulure.
Il est généralement nécessaire de réaliser l'obturateur en plusieurs parties qui sont assemblées à l'intérieur de la boîte à eau ou sous forme pliante, dans la mesure où l'obturateur doit être introduit dans la boîte à eau par un trou d'homme dont le diamètre est généralement inférieur au diamètre de l'ouverture de la tubulure dans laquelle on place l'obturateur.
A cet effet, on connaît un obturateur également appelé tape d'obturation, en forme de cuvette comportant une première partie cylindrique fermée par un fond dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur de l'anneau et une seconde partie périphérique de forme annulaire plate dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre intérieur de l'anneau.
Dans ce cas, l'étanchéité est assurée par deux joints annulaires périphériques gonflables qui sont intercalés entre la surface intérieure de l'anneau et la surface externe de la partie cylindrique de l'obturateur, lorsque cet obturateur est mis en place, ainsi que par un joint statique venant en appui, soit contre la surface intérieure de l'ouverture de la tubulure, soit contre la surface supérieure de l'anneau et une partie périphérique de retenue sous la forme d'un rebord venant s'appliquer contre la surface extérieure de l'anneau de fixation.
Le maintien en position de l'obturateur est généralement assuré par des organes de fixation, comme par exemple des vis, qui traversent la partie périphérique de l'obturateur et qui sont vissées dans des orifices taraudés ménagés dans l'anneau. L'inconvénient principal de ce genre d'obturateur réside dans le fait qu'il nécessite le raccordement des joints à une unité de gonflage et qu'il nécessite une surveillance continue du gonflage des joints garantissant l'étanchéité.
De plus, il s'est avéré que ce type d'obturateur présente une résistance mécanique et en particulier une résistance à la température ou à la pression d'un fluide s'exerçant d'un côté dudit obturateur qui peut être insuffisante pour des utilisations répétées et de longues durées, ou pour des situations accidentelles.
L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un obturateur étanche d'une ouverture d'une tubulure de jonction d'une enceinte et d'une canalisation, fiable et facile à mettre en œuvre par des opérateurs à l'intérieur d'une boîte eau d'un générateur de vapeur, tout en diminuant le temps d'intervention de ces opérateurs dans un environnement hostile.
L'invention a donc pour objet un obturateur étanche d'une ouverture d'une tubulure de jonction d'une enceinte et d'une canalisation comportant un anneau de fixation disposé autour de cette ouverture de raccordement de la tubulure débouchant dans l'enceinte et fixé sur la surface interne de l'enceinte, ledit obturateur comprenant :
- une plaque support rigide formée par une partie cylindrique dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur de l'anneau de fixation et une partie annulaire plate dont le diamètre est supérieur au diamètre intérieur dudit anneau de fixation, et
- un organe d'étanchéité porté par la partie cylindrique de la plaque support, caractérisé en ce que l'organe d'étanchéité comprend un joint comportant, d'une part, une partie centrale plane et souple de faible épaisseur, s'étendant au- dessous de la partie cylindrique de la plaque support et, d'autre part une partie périphérique déformable radialement par un moyen central d'expansion de ladite partie périphérique contre la surface intérieure de l'anneau de fixation.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la partie périphérique est plus épaisse et plus résistante que la partie centrale du joint et délimite avec la partie centrale du joint, un logement interne pour le moyen d'expansion, ledit logement étant ouvert à l'opposé de ladite partie centrale,
- le logement interne comporte sur la partie périphérique du joint, une paroi interne tronconique dont la pente est orientée vers le centre de la plaque support,
- le moyen central d'expansion est du type à emmanchement conique et comprend une plaque d'expansion de forme complémentaire au logement interne du joint et déplaçable en translation suivant l'axe de l'obturateur par un élément de commande entre une position passive écartée du logement et une position active dans ledit logement pour déplacer radialement la partie périphérique du joint,
- la plaque d'expansion comporte un rebord latéral tronconique dont la pente est orientée vers le centre de la plaque support,
- le bord supérieur du rebord latéral de la plaque d'expansion a un diamètre sensiblement égal au diamètre du bord inférieur de la paroi tronconique du logement,
- l'élément de commande est formé par un système à vis ou par un système de came à excentrique, ou par un système à rampe hélicoïdale,
- la plaque support et la plaque d'expansion sont en matériau composite dont chacun des éléments qui les constitue comporte deux peaux de couverture, sensiblement parallèles et délimitant entre elles des volumes remplis de mousse ou de nid d'abeilles, lesdits volumes étant délimités par des parois transversales formant des raidisseurs,
- la plaque support et la plaque d'expansion sont en alliage métallique, comme par exemple en aluminium, - la plaque support et la plaque d'expansion sont formées chacune d'au moins deux panneaux articulés entre eux et repliables les uns sur les autres, et - la plaque support est formée de cinq panneaux articulés par des charnières et la plaque d'expansion est formée de trois panneaux articulés par des charnières.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Fig. 1 est une vue en perspective éclatée de la partie inférieure d'un générateur de vapeur avec sa boîte à eau,
- la Fig. 2 est une vue en coupe, d'une tubulure de la boîte à eau d'un générateur de vapeur comportant un anneau de fixation d'un obturateur, conforme à l'invention,
- la Fig. 3 est une vue schématique en perspective de l'obturateur conforme à l'invention,
- les Figs. 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe dans un plan vertical de l'obturateur, respectivement avant et après l'expansion de l'organe d'étanchéité,
- la Fig. 6 est une vue schématique en coupe dans un plan vertical de la plaque support de l'obturateur,
- les Figs. 7 et 8 sont des vues schématiques respectivement en perspective et en coupe dans un plan vertical de l'organe d'étanchéité de l'obturateur,
- les Figs. 9 et 10 sont des vues schématiques respectivement en perspective et en coupe dans un plan vertical du moyen d'expansion de l'organe d'étanchéité de l'obturateur, et - les Figs. 11 à 15 sont des vues schématiques montrant les différentes étapes de pose et de fixation de l'obturateur sur une tubulure de la boîte à eau du générateur de vapeur.
Sur la Fig. 1 , on a représenté la partie inférieure d'un générateur de vapeur désignée par la référence générale 1 et comportant la paroi hémisphérique d'une boîte à eau 2. Cette paroi hémisphérique est fixée sur une plaque tubulaire 3 dans laquelle sont fixées les extrémités des tubes du faisceau 4. La boîte à eau 2 est divisée intérieurement en deux parties par une cloison transversale 5. De part et d'autre de la cloison 5, la paroi de la boîte à eau 2 est traversée par des ouvertures au niveau desquelles sont fixées des tubulures 6 de raccordement de deux canalisations, non représentées, du circuit primaire.
Les tubulures 6 permettent d'assurer l'alimentation en eau sous pression de l'une des parties de la boîte à eau et la récupération par l'autre partie de la boîte à eau de l'eau sous pression ayant circulée à l'intérieur des tubes du faisceau 4 du générateur de vapeur 1.
La paroi de la boîte à eau 2 est également traversée par des trous d'homme 7 débouchant dans chacun des compartiments séparés par la cloison 5. Comme il est visible sur la Fig. 2, les tubulures 6 fixées au niveau des ouvertures de la traversée de la boîte à eau 2 comportent un alésage de forme cylindro- tronconique comportant une première partie 6a cylindrique prolongée par une seconde partie 6b tronconique qui s'évase en direction de l'intérieur de la boîte à eau 2. Pour réaliser une intervention à l'intérieur de la boîte à eau 2, il est possible de faire pénétrer des opérateurs par les trous d'homme 7 à l'intérieur de l'un ou de l'autre des compartiments de la boîte à eau 2 séparés par la cloison 5. Pendant ces interventions, le circuit primaire est généralement rempli d'eau de sorte qu'il est nécessaire d'assurer la fermeture étanche de l'ouverture évasée des tubulures 6 avant de réaliser l'intervention.
Dans ce but, un anneau de fixation 8 est fixé, par exemple par soudage sur la surface intérieure de la boîte à eau 2, dans une disposition coaxiale par rapport à l'ouverture de la tubulure 6 dans la zone où la partie évasée de la tubulure 6 débouche à l'intérieur de la boîte à eau 2. La tubulure 6 est également percée d'un canal 9 permettant de réaliser la vidange complète de la boîte à eau après que celle-ci ait été isolée du circuit primaire par un obturateur fixé à l'anneau de fixation 8.
L'obturateur représenté dans son ensemble sur les Figs. 3 à 5 doit être introduit à l'intérieur de la boîte à eau 2 par le trou d'homme 7 débouchant dans la boîte à eau.
Comme montré sur les Figs. 4 et 5, l'obturateur est désigné par la référence générale 10 et comporte quatre éléments principaux, à savoir :
- une plaque support 20, - un organe d'étanchéité 30,
- un moyen central 40 d'expansion radiale de l'organe d'étanchéité 30, et
- un élément de commande 50 de l'expansion radiale dudit organe d'étanchéité 30. Ainsi, les trois éléments constitués par la plaque support 20, l'organe d'étanchéité 30 et le moyen central 40 d'expansion sont superposés, la plaque support 20 étant disposée au-dessus de l'organe d'étanchéité 30 et cet organe d'étanchéité 30 étant disposé au-dessus du moyen 40 d'expansion.
La plaque support 20 représentée respectivement en perspective à la Fig. 3 et en coupe dans un plan vertical à la Fig. 6 est formée par une partie cylindrique 21 dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur de l'anneau de fixation 8 et par une partie annulaire 22 plate en forme de disque dont le diamètre est supérieur au diamètre intérieur dudit anneau de fixation 8. La partie annulaire 22 comporte des orifices 23 (Fig. 3) uniformément répartis pour le passage d'organes de fixation, non représentés, comme par exemple des vis, coopérant avec des orifices taraudés ménagés dans ledit anneau de fixation 8.
La face inférieure de la partie cylindrique 21 comporte un anneau 21 a (Fig. 6) qui constitue une surface d'appui pour l'organe d'étanchéité 30 dans sa position d'expansion, comme on le verra ultérieurement. Afin de satisfaire à des contraintes de masse et d'encombrement de passage de la plaque support 20 par le trou d'homme 7, cette plaque support 20 est réalisée en matériau léger et en au moins deux panneaux articulés entre eux et repliables les uns sur les autres.
De préférence, la plaque support 20 est en un matériau composite comportant deux peaux 20a et 20b de couverture sensiblement parallèles. A titre d'exemple, les peaux 20a et 20b sont composées de tissus réalisés par tissage de filaments de carbone ou d'aramide ou de carbone-aramide. Ces peaux 20a et 20b déterminent entre elles des volumes 20c qui sont délimités par des parois transversales 24 formant des raidisseurs. Les volumes 20c sont remplis d'une mousse, de préférence, d'une mousse thermoplastique à cellules fermées ou de nid d'abeilles. Afin d'augmenter la résistance aux chocs de la peau supérieure 20a de la plaque support 20, cette peau supérieure 20a peut être revêtue d'un matériau de protection, comme par exemple un élastomère polyuréthane.
La structure en sandwich du matériau composite constituant la plaque support 20 permet d'obtenir un poids réduit, de l'ordre de 8 à 10 kg.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur figures et plus particulièrement à la Fig. 3, la plaque support 20 est formée de cinq panneaux 25 juxtaposés et séparés les uns des autres par des lignes de pliure 26 disposées au niveau des raidisseurs 24. Les panneaux 25 sont articulés entre eux au moyen de charnières 27, de type connu ou au moyen de tout autre système approprié.
L'organe d'étanchéité représenté respectivement en perspective à la Fig. 7 et en coupe selon un plan vertical à la Fig. 8 est formé par un joint 30 comportant une partie centrale 31 plane et souple, de faible épaisseur et une partie périphérique 32 plus résistante et plus épaisse. Cette partie périphérique 32 s'étend au-dessous de la partie centrale 31 et délimite avec ladite partie centrale 31 un logement interne 33 pour le moyen d'expansion 40. Ce logement 33 est ouvert à l'opposé de la partie centrale 31 afin de permettre au moyen d'expansion 40 d'y pénétrer, ainsi qu'on le verra ultérieurement.
Le logement interne 33 comporte, sur la partie périphérique 32 du joint 30, une paroi intérieure 34 tronconique dont la pente est orientée vers le centre de la plaque support 20 située au-dessus, c'est-à-dire en direction de l'axe de l'obturateur 10.
Le moyen d'expansion 40 représenté, respectivement en perspective à la Fig. 9 et en coupe dans un plan vertical à la Fig. 10, est du type à emmanchement conique et comprend une plaque d'expansion 41 de forme générale complémentaire au logement interne 33 du joint d'étanchéité 30. Pour cela, la plaque d'expansion 41 comporte un rebord latéral 42 tronconique dont la pente est orientée vers le centre de la plaque support 20 située au-dessus, c'est-à-dire en direction de l'axe de l'obturateur 10. Le bord supérieur du rebord latéral 42 de la plaque d'expansion 41 a un diamètre sensiblement égal au diamètre du bord inférieur de la paroi tronconique 34 du logement 33 du joint 30. Cette plaque d'expansion 41 est également réalisée en matériau composite comportant deux peaux 41 a et 41 b de couverture, sensiblement parallèles, et déterminant entre elles des volumes 40c délimités par des parois transversales 44 formant des raidisseurs. Les peaux 41 a et 41 b sont, de préférence, composées de tissus par tissage de filaments de carbone ou d'aramide ou de carbone-aramide.
Les volumes 40c sont remplis de mousse, de préférence une mousse thermoplastique à cellules fermées ou de nid d'abeilles.
La plaque d'expansion 41 est formée d'au moins deux panneaux 45 articulés entre eux et repliables les uns sur les autres. De préférence, et comme montré à la Fig. 9, la plaque d'expansion 41 est formée de trois panneaux 45 juxtaposés et séparés par des lignes de pliage 46 disposées au niveau des raidisseurs 44. Ces panneaux 45 sont articulés entre eux au moyen de charnières 47 de type connu ou au moyen de tout autre système approprié. Selon une variante, la plaque support 20 et la plaque d'expansion 41 peuvent être réalisées en alliage métallique, comme par exemple en aluminium.
La plaque d'expansion 41 est déplaçable en translation suivant l'axe de l'obturateur 10 par l'élément de commande 50 entre une position passive écartée du logement 33 et dans laquelle la partie périphérique 32 du joint 30 est écartée de l'anneau 21 a (Fig. 4) et une position active dans ledit logement 33 pour déplacer radialement la partie périphérique 32 du joint 30 afin d'appliquer et de maintenir cette partie périphérique 32 contre la surface intérieure de l'anneau de fixation 8. Dans cette position active la partie périphérique 32 du joint 30 est en butée sur l'anneau 21 a (Fig. 5). L'élément de commande 50 pour déplacer la plaque d'expansion 41 en direction de la plaque support 20 et appliquer la partie périphérique 32 du joint 30 contre la surface interne de l'anneau de fixation 8 et assurer ainsi l'étanchéité ou pour écarter cette plaque d'expansion 41 de la plaque support 20 afin de libérer la partie périphérique 31 du joint 30, est formé, dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, par un système à vis de type classique et connu.
Ce système à vis comprend une tige filetée 51 dont une extrémité est encastrée dans le plaque d'expansion 41 et un écrou 52 vissé sur ladite tige filetée 51. Le moyen de commande 50 peut également être constitué par un système de came à excentrique ou par un système à rampe hélicoïdale ou par tout autre système approprié permettant d'assurer cette fonction, comme par exemple une broche à billes. La pose de l'obturateur 10 dans l'ouverture de la tubulure 6 de la boîte à eau 2 est réalisée de la façon suivante.
Tout d'abord, un opérateur pénètre dans le compartiment correspondant de la boîte à eau 2, comme montré à la Fig. 11 et il introduit dans ce compartiment la plaque d'expansion 41 dans une configuration repliée. Ainsi que représenté à la Fig. 12, le joint 30 a préalablement été fixé sur la plaque d'expansion 41 par exemple par des organes de vissage, non représentés, traversant la partie centrale 31 de ce joint 30 par des trous 35 et qui sont vissés dans ladite plaque d'expansion 41. Dans cette configuration, la plaque d'expansion 41 peut passer dans le trou d'homme 7 qui présente un diamètre intérieur inférieur au diamètre de la plaque d'expansion 41 lorsqu'elle est déployée (Fig. 12).
L'opérateur déplie ensuite cette plaque d'expansion 41 portant le joint 30 en faisant pivoter les panneaux 45 autour des charnières 47 et il pose cette plaque d'expansion 41 et le joint 30 dans sa configuration déployée à l'intérieur de la partie tronconique 6b de la tubulure 6, ainsi que montré à la Fig. 13. La plaque d'expansion 41 porte également la tige filetée 51.
Ensuite, la plaque support 20 est repliée en faisant pivoter les tronçons 25 les uns sur les autres autour des charnières 27 et cette plaque support 20 dans une telle configuration est introduite à l'intérieur du trou d'homme 7 et amenée par l'opérateur à l'intérieur du compartiment de la boîte à eau 2. Comme le montre la Fig. 14, la plaque support 20 porte les organes de vissage 55 destinés à fixer l'obturateur 10 sur l'anneau de fixation 8.
L'opérateur procède ensuite au dépliage de la plaque support 20 et il pose cette plaque en appui sur l'anneau 8 situé en entrée de l'ouverture de la tubulure 6 au-dessus du joint 30 et de la plaque d'expansion 41 préalablement posés. L'opérateur met en place l'écrou 52 sur la tige filetée 51.
L'opérateur positionne un outillage de vissage 60 centré sur l'obturateur 10, ainsi que montré à la Fig. 15. Cet outillage de vissage 60 se compose d'un pied de centrage 61 sur l'obturateur 10 portant un bras 62 muni à son extrémité libre d'une visseuse 63.
Une caméra 64 est également montée sur le bras 62 afin de permettre à un opérateur situé à l'extérieur de la boîte à eau 2 de contrôler les opérations au moyen d'un pupitre, non représenté, de visualisation.
L'outillage de vissage 60 comporte également une perche 65 qui permet d'introduire et positionner ou évacuer l'outillage de vissage 60 depuis l'extérieur de la boîte à eau 2 en passant par le trou d'homme 7, comme représenté à la Fig.15. La position angulaire du bras 62 portant la visseuse 63 et la mise en rotation de cette visseuse 63 pour visser un organe de vissage 55 sont commandées par exemple par une poignée, non représentée, située à l'extrémité libre de la perche 65 et manœuvrée par l'opérateur.
Lorsque l'ensemble des organes de vissage 55 ont été vissés afin de solidariser l'obturateur 10 sur l'anneau de fixation 8, un opérateur procède à l'expansion de la partie périphérique 32 du joint 30. Pour cela, il actionne le système à vis 51 au moyen d'un outillage approprié, non représenté, et qui pourrait être adapté sur l'outil de vissage 60, afin de faire pénétrer progressivement la plaque d'expansion 41 dans le logement 33. Cet outillage peut être adapté sur l'outillage de vissage 60. Du fait des formes tronconiques de la paroi interne 34 du logement 33 et du bord latéral 42 de la plaque d'expansion 41 , la partie périphérique 32 se déplace radialement vers la surface interne de l'anneau de fixation 8 et vient se plaquer contre sa surface interne de façon à assurer l'étanchéité au niveau de l'ouverture de la tubulure 6 (Fig. 5). La partie périphérique 32 du joint 31 est donc comprimée par le biais de la plaque d'expansion 41 à bord latéral tronconique.
En complément de l'expansion initiale de l'organe d'étanchéité précédemment décrite la pression du fluide s'exerçant sur la plaque d'expansion 41 pouvant atteindre 5 bars, produit un effort de compression supplémentaire sur la partie périphérique 32 du joint 30.
L'obturateur 10 conforme à l'invention permet donc d'assurer un très bon contact d'étanchéité sur l'anneau de fixation et cet obturateur présente une résistance accrue à la pression quel que soit le sens dans lequel s'exerce cette pression.
L'obturateur selon l'invention présente l'avantage d'être résistant et léger facilitant les opérations de manipulation et il est facile à mettre en œuvre ce qui diminue le temps d'intervention de ces opérateurs dans un environnement hostile.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Obturateur (10) étanche d'une ouverture d'une tubulure (6) de jonction d'une enceinte (2) et d'une canalisation, comportant un anneau de fixation (8) disposé autour de cette ouverture de raccordement de la tubulure (6) débouchant dans l'enceinte (2) et fixé sur la surface interne de ladite enceinte (2), ledit obturateur (10) comprenant :
- une plaque support (20) rigide formée par une partie cylindrique (21 ) dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur de l'anneau de fixation (8) et une partie annulaire (22) plate dont le diamètre est supérieur au diamètre intérieur dudit anneau de fixation (8), et
- un organe d'étanchéité (30) porté par la partie cylindrique (21 ) de la plaque support (20), caractérisé en ce que l'organe d'étanchéité comprend un joint (30) comportant, d'une part, une partie centrale (31 ) plane et souple de faible épaisseur, s'étendant au-dessous de la partie cylindrique (21 ) de la plaque support (20) et, d'autre part, une partie périphérique (32), déformable radialement par un moyen central (40) d'expansion de ladite partie périphérique (32) contre la surface intérieure de l'anneau de fixation (8).
2. - Obturateur (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la partie périphérique (32) est plus épaisse et plus résistante que la partie centrale (31 ) du joint (30) et délimite avec ladite partie centrale (31 ) un logement interne (33) pour le moyen central (40) d'expansion, ledit logement (33) étant ouvert à l'opposé de ladite partie centrale (31 ).
3. - Obturateur (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le logement interne (33) comporte, au niveau de la partie périphérique (32) du joint
(30), une paroi interne (34) tronconique dont la pente est orientée vers le centre de la plaque support (20).
4. - Obturateur (10) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen central (40) d'expansion comprend une plaque d'expansion (41 ) de forme complémentaire au logement interne (33) du joint (30) et déplaçable en translation suivant l'axe de l'obturateur (10) par un élément de commande (50) entre une position passive écartée du logement (33) et une position active dans ledit logement (33) pour déplacer radialement la partie périphérique (32) du joint.
5. - Obturateur (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaque d'expansion (41 ) comporte un rebord latéral (42) tronconique dont la pente est orientée vers le centre de la plaque support (20).
6. - Obturateur (10) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le bord supérieur du rebord latéral (42) de la plaque d'expansion (41 ) a un diamètre sensiblement égal au diamètre du bord inférieur de la paroi tronconique (34) du logement (33) du joint (30).
7. - Obturateur (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'élément de commande (50) est formé par un système à vis (51 ; 52) ou un système de came à excentrique ou un système à rampe hélicoïdale.
8. - Obturateur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque support (20) et la plaque d'expansion (41 ) sont en matériau composite comportant chacun deux peaux de couverture (20a, 20b, 41 a, 41 b), sensiblement parallèles et déterminant entre elles des volumes (20c ; 41c) remplis de mousse, ou de nid d'abeille, lesdits volumes (20c ; 41 c) étant délimités par des parois transversales (24 ; 44) formant des raidisseurs.
9. - Obturateur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la plaque support (20) et la plaque d'expansion (41 ) sont en alliage métallique, comme par exemple de l'aluminium.
10. - Obturateur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la plaque support (20) et la plaque d'expansion (41 ) sont formées chacune d'au moins deux panneaux (21 ; 45) articulés entre eux et repliables les uns sur les autres.
11. - Obturateur (10) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la plaque support (20) est formée de cinq panneaux (21 ) articulés par des charnières (27) et la plaque d'expansion (41 ) est formée de trois panneaux (45) articulés par des charnières (46).
12. - Utilisation d'un obturateur (10) étanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour l'obturation d'une ouverture d'une tubulure (6) de la boîte à eau (2) d'un générateur de vapeur (1 ) d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.
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