運輸包裝設備的翻轉機的製作方法

2023-05-16 18:12:06

專利名稱:運輸包裝設備的翻轉機的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種用於核燃料部件的運輸容器的裝卸設備，尤其涉及一種用 於在水平和垂直方向之間順利移動這種運輸容器的翻轉裝置。
背景技術：
在輸送和儲存含有大量和/或濃縮的裂變物質U235的未受到輻射的核燃料元件 和組件的過程中，必須確保在正常使用期間以及在潛在的事故條件下不出現臨界狀態。例 如，針對每種燃料組件設計，燃料運輸容器能運輸的最大燃料濃縮度(即重量和U235的百 分比重量)要由核管制委員會(NRC)批准。一種新的運輸容器設計為了能獲得許可批准， 它必須證明滿足NRC的要求，即該新運輸容器設計將滿足NRC條例和規章的要求，包括10 CFR Section 71中的那些規定。這些要求定義了運輸容器及其內部支承結構承受的最大可 信事故，以維持其內所裝燃料組件的次臨界度。
已經設計出一種用於未受輻射燃料的新型運輸包裝設備(命名為TRAVELLER )， 並且最近獲得了許可。TRAVELLER 運輸包裝設備代表了未受輻射燃料運輸中的最新技術， 因為它是第一個通過真實著火試驗的獲許可包裝。這種最新設計的包裝用於運輸單個燃料 組件，並且需要獨特的裝卸操作。
TRAVELLER 運輸包裝設備是可重複使用的運輸包裝設備設計，其用於安全運輸帶 有或不帶堆芯部件(core component)的未受輻射單個燃料組件。該包裝還在正常的裝卸 和運輸中提供衝擊與振動隔離，保護燃料組件不受損壞。該包裝包括通過橡膠減振架與外 包裝相連的鋁質矩形內蛤殼(clamshell)。外包裝包括裝有用於衝擊和熱保護的閉孔聚氨 酯泡沫的外和內不鏽鋼殼。蛤殼是鋁質結構，包括「V」形基部、兩個鉸鏈門、底板和頂板以 及鉸接的頂部進入門。這些門由直角彎緊固件(quarter turn fastener)鎖住。螺母兩 側的彈簧加載的柱塞在運輸和裝卸期間有效地限制住每個螺母，避免了鎖閂的任何反向開 啟。對TRAVELLER運輸包裝設備設計的更全面了解可以從2004年6月8日公開的美國專 利6，748, 042中獲得。
在TRAVELLER運輸包裝設備運輸中所處的水平位置，該包裝具有27.1英寸 (68. 83cm)的名義寬度和39. 3英寸(99. 82cm)的名義高度。運輸包裝設備的長度將隨所運 輸燃料組件的長度變化，但典型地是在197英寸(500. 38cm)和2 英寸(574. 04cm)之間。 TRAVELLER 10的外包裝12的裝卸特徵示於圖1中。接納叉車的支架14位於外包裝12的 底部。此外，吊耳16設置在每個運輸包裝設備的外包裝12的頂部。總共有8個吊耳，兩兩 相對地設置在外包裝頂部的兩側。燃料組件被裝入或卸出處於豎直位置的直立TRAVELLER 包裝。為了使包裝10直立，在TRAVELLER包裝10的前端22柱接有兩個起吊環18。
為了避免損壞包裝及其內部貨物以使TRAVELLER包裝可以無限期地重複使用，需 要用一種特殊工具將該包裝豎起來進行燃料組件的裝載和卸載。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種可重複使用的翻轉裝置，其可以連貫地翻轉 TRAVELLER運輸包裝設備而不損壞包裝或其內部貨物。
本發明的另一目的是提供這樣一種翻轉裝置，其可以將TRAVELLER包裝裝置放置 在豎直方向，以順利地裝載和卸載燃料組件。
本發明的另一目的是提供這樣一種翻轉裝置，其將減少翻轉結構常有的重心在角 部上的「咬緊」。
這些和其他目的通過本發明的翻轉裝置來實現，該翻轉裝置用於使核燃料組件和 堆芯部件順利地裝入和卸出TRAVELLER運輸包裝設備。本發明的裝置是具有安裝在固定梁 結構上的移動基座的結構部件，其中固定梁結構固定在方便裝載和卸載操作的地面上。兩 個同時翻轉的穩定臂固定在每個包裝設備上，每個包裝設備上的至少一個臂包括彈簧緩衝 器以減少翻轉結構常有的重心在角部上的「咬緊」。每個包裝的一個或兩個穩定臂設計成具 有在包裝直立後伸直的簡單肘關節接頭。移動通過在水平方向上使翻轉裝置的基座移動的 手動可調絲槓來實現。基座的移動使操作者能夠將TRAVELLER包裝設備儘可能地放置在期 望的操作區域附近從而進行人機協調地正確打開包裝。TRAVELLER包裝設備的前支腿插入 位於翻轉裝置基座前端的樞轉支撐軛架內，隨後TRAVELLER包裝設備通過耳軸固定在軛架 中。穩定支撐臂固定在包裝側面，並且在與軛架的固定位置間隔一定距離的位置處用鎖定 銷固定。一旦包裝設備直立，穩定杆被銷接在適當的位置以將臂鎖定在完全伸展的位置，從 而順利地進行包裝的裝載或卸載。本發明的技術方案如下所述。本發明提供一種細長形核 部件運輸包裝設備的翻轉裝置，其用於在運輸包裝設備在水平和豎直方向之間移動時對其 進行支撐，包括具有頂面、第一端、第二端、第一側和第二側的基座元件；在基座元件的第 一端和第一側的相交處附近固定到基座元件上的第一軛架，其形成為樞轉連接到運輸包裝 設備的第一側上的第一端的內側；在基座元件的第一端和第二側的相交處附近固定到基座 元件的第二軛架，其形成為樞轉連接到運輸包裝設備的第二側上的第一端的內側；在基座 元件的第二端和第一側的相交處附近樞轉連接到基座元件上的第一支撐臂，其形成為在與 運輸包裝設備的第一端間隔第一距離的位置處樞轉連接到運輸包裝設備的第一側，該第一 支撐臂具有至少兩個通過樞轉的第一接頭連接的撐杆；在基座元件的第二端和第二側的相 交處附近樞轉連接到基座元件上的第二支撐臂，其形成為在與運輸包裝設備的第一端間隔 第一距離的位置處樞轉連接到運輸包裝設備的第二側，該第二支撐臂具有至少兩個通過樞 轉的第二接頭連接的撐杆；以及用於當運輸包裝設備在水平和豎直方向之間移動時固定該 翻轉裝置的構件。優選地，第一支撐臂與基座元件連接，並且通過第一接頭以使第一臂在第 一平面內樞轉，第二支撐臂與基座元件連接，並且通過第二接頭以使第二臂在第二平面內 樞轉。優選地，第一支撐臂和第二支撐臂包括鎖定裝置，該鎖定裝置被啟用時將撐杆鎖定在 撐杆完全伸展至同軸程度時的位置。優選地，第一支撐臂上的鎖定裝置包括位於第一接頭 的每一側的孔眼，當第一支撐臂上的撐杆完全伸展時每個孔眼中的孔與另一個孔眼中的孔 軸向對齊，以致鎖定銷可以插穿孔眼並將第一支撐臂的撐杆鎖定在第一支撐臂完全伸展時 的位置。優選地，第一支撐臂的撐杆被彈簧偏置在完全伸展的位置。優選地，第一支撐臂的 至少一個撐杆是包括彈簧的空心管，彈簧的一端錨固在空心管內，彈簧延伸穿過空心管，其 另一端越過第一接頭與另一撐杆連接。優選地，所述翻轉裝置包括平行於基座元件的第一側和第二側的導軌，其中基座元件可以沿導軌在與基座元件的第一端和第二端垂直的方向 上移動。優選地，所述翻轉裝置包括用於沿導軌移動基座元件的裝置。優選地，所述用於沿 導軌移動基座元件的裝置是蝸杆傳動裝置。優選地，所述翻轉裝置包括用於將運輸包裝設 備上的支腿固定於第一軛架的耳軸。優選地，所述翻轉裝置包括快速釋放銷，其用於在與運 輸包裝設備的第一端間隔第一距離的位置處連接運輸包裝設備的第一側。優選地，所述用 於將翻轉裝置固定在適當位置的構件包括將翻轉裝置栓接在地面結構上的螺栓。


結合附圖閱讀以下具體實施方式
，將對本發明有更深的理解，其中
圖1是TRAVELLER運輸包裝設備的透視圖；
圖2是本發明的翻轉裝置的平面視圖；
圖3是並排支撐在本發明的翻轉裝置上的兩個TRAVELLER運輸包裝設備的透視 圖；
圖4是前端支腿部的平面視圖，顯示了在TRAVELLER和本發明的翻轉裝置上的前 軛架之間的耳軸連接；
圖5是TRAVELLER運輸包裝設備上的下叉形提升支架的局部放大平面視圖，顯示 了 TRAVELLER運輸包裝設備和本發明翻轉裝置的支撐臂之間的連接；
圖6是TRAVELLER運輸包裝設備的端視圖，顯示了起吊環的布置；
圖7是被本發明翻轉裝置升起的TRAVELLER的透視圖；
圖8是由處於鎖定位置的完全伸展的本發明翻轉裝置的支撐臂升至接近豎直位 置的TRAVELLER的透視圖。
具體實施方式
如果不提供另外的支撐，例如由運輸罐(cask)提供的支撐，核燃料組件需要移動 到豎直方向上，以使燃料棒和導向套管不會彎曲。然而，由於外包裝12的長尺寸，單個燃料 組件運輸包裝設備，例如圖1中所示的TRAVELLER 10，如果在水平方向運輸將更平穩。因 此，運輸包裝設備，例如TRAVELLER 10，需要翻轉至豎直方向來進行裝載和卸載。根據本發 明構造的可重複使用的翻轉裝置M被用來使核燃料包裝的裝載和卸載順利進行。圖2中 所示翻轉裝置M是具有安裝在固定梁結構觀上的移動基座(translating base) 26的結 構部件。移動基座沈具有至少兩個穩定或支撐臂30和32，這些臂用螺栓連接至固定支撐 件36上，固定支撐件36位於後部且固定在基座的角部附近。基座沈通過螺栓38在裝載 和卸載位置處安裝到地面上。至少一個穩定臂30包括彈簧緩衝器34，用於減少翻轉結構常 有的重心在角部上的「咬緊(snap)」。兩個穩定臂設計成具有在運輸包裝設備10直立時伸 直的簡單的肘關節接頭40。移動基座的作用是讓使用不同燃料類型的工廠的操作員把運輸 包裝設備儘可能地靠近裝載和卸載平臺，從而進行人機協調地正確打開包裝。
運輸包裝設備上的支腿插入位於移動基座沈前端且鄰近其角部的樞轉支撐件42 中，以豎起運輸包裝設備。運輸包裝設備10的前端具有包裝裝置處於水平位置時支撐包裝 裝置前部的支腿，燃料組件的下管座在該支腿的下方。支腿11的前部通過耳軸或鎖定銷固 定在支撐件或軛架42內，在下文將說明。一旦包裝裝置直立，穩定或支撐臂銷接在肘關節接頭的適當位置，以順利地進行包裝裝置的裝載或卸載。
更特別的是，固定梁結構觀由兩根平行的矩形側梁44構成，矩形側梁44的後部 通過垂直定向的矩形後梁46連接。側梁44包括在相對的側梁機構上的導軌或軌道48，相 對的側梁機構基本上沿著長條形側梁的長度延伸。移動基座26底側上的輪子50在導軌48 上滾動。手輪52轉動一蝸輪或絲槓並使移動基座沈運動，以驅動輪子50向翻轉裝置M 的前部或後部移動。應理解的是，用於移動基座26的移動機構是本發明的可選特徵，一旦 該翻轉裝置固定在操作地面上，該特徵能夠使裝置容易定位。作為選擇，基座26可以直接 固定在操作地面上。
圓形託架M固定在每個支撐臂的基座上且具有一個由銷鎖定的中心孔，該銷在 兩塊平行間隔的板之間延伸並固定在它們上面，這兩塊板則作為支撐臂安裝固定件36的 一部分向上延伸。安裝固定件36由四個安裝螺釘56固定在基座沈的上表面。這樣支承 臂的安裝固定件36就使支撐臂能夠在與側梁44平行的平面內轉動。優選的是，支撐臂30 和32中的一個或兩個都包括由連接相鄰撐杆(ligament) 58和60的鉸接接合(pin joint) 形成的簡單單肘關節接頭40。肘關節接頭40具有配合孔62，配合孔62分別位於撐杆58和 60上，並且在支撐臂30和32完全伸展時彼此對齊。支撐臂30和32完全伸展時，可以在 孔62中插入鎖定銷64以將支撐臂30、32鎖定在其完全伸展的位置。彈簧緩衝器34包括 在管狀支撐臂30內部延伸的彈簧66，其一端錨在支撐臂的下部，另一端連接在撐杆60上。 鎖定裝置62、64和緩衝器34可以設置在一個或兩個支撐臂30、32中。軛架或樞轉支撐件 42通過固定螺栓68固定在基座沈上表面的每個前部角部附近。軛架或樞轉支撐件42由 從基座沈垂直延伸出的兩塊平行板構成，每塊板都有一個大小適合放入耳軸70的槽，如在 下文將更詳細說明的，耳軸70安裝在運輸包裝設備的下支腿上。翻轉裝置的操作
運輸包裝設備處於水平位置時，應當維持在燃料裝卸區域的地面的水平面上。圖3 顯示了並排放置在兩個翻轉裝置上的兩個運輸包裝設備，兩個翻轉裝置共用一根公共側梁 44。圖3所示翻轉裝置的所有其他方面都和前面描述的一樣。為了適應移動而需要升高翻 轉裝置M時，例如圖3中所示，應該在翻轉裝置的後部放置一個調平支架，它將在運輸包裝 設備的上管座端22處支撐住該運輸包裝設備的支腿(該調平支架在圖3中未示出)，以使 運輸包裝設備保持在水平面上。參見圖4，通過將耳軸72凸起的半體插入運輸包裝設備支 腿11中提供的孔76，這樣耳軸就被裝配在貫穿運輸包裝設備的下管座端的運輸包裝設備 支腿11的孔中。然後將帶螺紋的凹入耳軸半體74安在耳軸凸起的半體上，並旋轉直到擰 緊為止。運輸包裝設備10放置在翻轉裝置上，以使耳軸坐落在樞轉支撐件或軛架42的槽 口內，同時支撐臂30和32通過快速釋放銷連接在運輸包裝設備的任一端。如可從圖5中 看出，快速釋放銷與支撐臂30、32上的叉形提升座附近的支撐件78相連。圖6更清楚地顯 示了安裝在運輸包裝設備22頂端的起吊環18。起吊環18連接在用於吊起運輸包裝設備 10後部的起重機吊索上。
如可從圖7中看出的，支撐臂30和32在起重機通過起吊環18吊起運輸包裝設備 10後端部22時伸展。運輸包裝設備的上管座端被慢慢地提起至接近豎直方向。起重機在 豎直和水平方向的運動必須逐步調整，要足夠慢地保持起重機吊索始終接近豎直準線。必 須始終注意確保耳軸不會從翻轉機的軛架42中提起。一旦對角支撐臂完全伸展，如圖8中 所示，提升過程就停止，快速釋放銷插入在支撐臂30和32的肘關節接頭40中的孔內，以保證運輸包裝設備處於豎直方向。隨後上部起吊環18可以從高架起重機上卸下。以反向步 驟實施該程序以將運輸包裝設備10降至水平位置。
儘管詳細地描述了本發明的具體實施例，但應了解，本領域的技術人員可以在該 公開內容的全面教導下對這些細節進行各種修改和替換。例如，任意數量的翻轉裝置可以 如圖2中所示通過共用公共側梁44的相鄰基座而連在一起。此外，支撐臂30和32中的任 一個或兩個都可以包括彈簧緩衝器，支撐臂中的一個或兩個都可以具有鎖定特徵，等等。因 此，公開的具體實施例僅僅意在說明而不是要限制本發明的範圍，本發明的範圍將由所附 權利要求
及其任何或所有等價物全部給出。
權利要求
1.一種細長形核部件運輸包裝設備的翻轉裝置，其用於在運輸包裝設備在水平和豎直 方向之間移動時對其進行支撐，包括具有頂面、第一端、第二端、第一側和第二側的基座元件；在基座元件的第一端和第一側的相交處附近固定到基座元件上的第一軛架，其形成為 樞轉連接到運輸包裝設備的第一側上的第一端的內側；在基座元件的第一端和第二側的相交處附近固定到基座元件的第二軛架，其形成為樞 轉連接到運輸包裝設備的第二側上的第一端的內側；在基座元件的第二端和第一側的相交處附近樞轉連接到基座元件上的第一支撐臂，其 形成為在與運輸包裝設備的第一端間隔第一距離的位置處樞轉連接到運輸包裝設備的第 一側，該第一支撐臂具有至少兩個通過樞轉的第一接頭連接的撐杆；在基座元件的第二端和第二側的相交處附近樞轉連接到基座元件上的第二支撐臂，其 形成為在與運輸包裝設備的第一端間隔第一距離的位置處樞轉連接到運輸包裝設備的第 二側，該第二支撐臂具有至少兩個通過樞轉的第二接頭連接的撐杆；以及用於當運輸包裝設備在水平和豎直方向之間移動時固定該翻轉裝置的構件。
2.如權利要求
1所述的翻轉裝置，其中第一支撐臂與基座元件連接，並且通過第一接 頭以使第一臂在第一平面內樞轉，第二支撐臂與基座元件連接，並且通過第二接頭以使第 二臂在第二平面內樞轉。
3.如權利要求
1所述的翻轉裝置，其中第一支撐臂和第二支撐臂包括鎖定裝置，該鎖 定裝置被啟用時將撐杆鎖定在撐杆完全伸展至同軸程度時的位置。
4.如權利要求
3所述的翻轉裝置，其中第一支撐臂上的鎖定裝置包括位於第一接頭的 每一側的孔眼，當第一支撐臂上的撐杆完全伸展時每個孔眼中的孔與另一個孔眼中的孔軸 向對齊，以致鎖定銷可以插穿孔眼並將第一支撐臂的撐杆鎖定在第一支撐臂完全伸展時的 位置。
5.如權利要求
1所述的翻轉裝置，其中第一支撐臂的撐杆被彈簧偏置在完全伸展的位置。
6.如權利要求
5所述的翻轉裝置，其中第一支撐臂的至少一個撐杆是包括彈簧的空心 管，彈簧的一端錨固在空心管內，彈簧延伸穿過空心管，其另一端越過第一接頭與另一撐杆 連接。
7.如權利要求
1所述的翻轉裝置，包括平行於基座元件的第一側和第二側的導軌，其 中基座元件可以沿導軌在與基座元件的第一端和第二端垂直的方向上移動。
8.如權利要求
7所述的翻轉裝置，包括用於沿導軌移動基座元件的裝置。
9.如權利要求
8所述的翻轉裝置，其中所述用於沿導軌移動基座元件的裝置是蝸杆傳 動裝置。
10.如權利要求
1所述的翻轉裝置，包括用於將運輸包裝設備上的支腿固定於第一軛 架的耳軸。
11.如權利要求
1所述的翻轉裝置，包括快速釋放銷，其用於在與運輸包裝設備的第一 端間隔第一距離的位置處連接運輸包裝設備的第一側。
12.如權利要求
1所述的翻轉裝置，其中所述用於將翻轉裝置固定在適當位置的構件 包括將翻轉裝置栓接在地面結構上的螺栓。
專利摘要
一種用於裝載或卸載核燃料組件的運輸包裝設備的可重複使用的翻轉裝置。該裝置具有安裝在固定梁結構上的移動基座和固定到基座上的支撐固定件上的兩個穩定臂，其中基座固定在工作地面上。穩定臂包括彈簧緩衝器，並具有在包裝設備直立後伸直的簡單肘關節接頭。移動通過可手動調節的絲槓實現，並使基座能最有利地定位。運輸包裝設備插入位於基座前端的樞轉支撐件內，隨後包裝設備通過耳軸固定在樞轉支撐件上，並通過鎖定銷固定在支撐臂上。一旦包裝設備被豎起，支撐臂上的肘關節接頭就鎖定在適當位置。
文檔編號G21F5/08GKCN101060020SQ200710096578
公開日2011年6月15日 申請日期2007年4月16日
發明者B·E·赫姆派, M·W·阿萊斯, R·F·羅寇 申請人:西屋電氣有限責任公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5),