专利名称：用于充填瓶以制造核燃料的系统的连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用制造核燃料，具体地制造MOX芯块(PuA和UO2的混合物)，的材料充填瓶的装置。MOX芯块如下地进行制造在芯块的制造中使用的各种材料被以粉末的形式单独存储。这些材料是U02、PuO2和耐火黏土。这种粉末混合物被压缩而形成芯块，然后对芯块进行烧结步骤。然后，在瓶内生成混合物。为此，将给定量的耐火粘土置于瓶内，接着放入给定量的Pi^2以及最后放入给定量的UO2，虽然UO2可以在Pi^2之前放于瓶内。放到瓶中的量通过称重进行测量。由于钚和铀氧化物粉末具有毒性，它们的处理要特别小心。尤其是，当粉末倒出来时，它们会散开。因此必须密闭(confine)它们。充填在手套式操作箱内进行以防止任何粉末泄漏的危险。然而，必须尽可能地防止污染放置于手套式操作箱内的系统，以及瓶的外表面，因为瓶的外表面将被携带至任何地方用于制造芯块。连接装置被置于储罐和瓶之间。振动滑道通常用来将粉末从罐传送到充填装置。那么振动也被传递到充填装置。 因此，为了不妨碍通过称重而进行的测量，充填装置和瓶之间的接触要避免。现有的充填装置包括穿入到瓶颈部内的充填管，避免与瓶颈部的任何接触从而不妨碍称重计(weigh scale)的测量，并且进行粉末的动态密闭，也就是，瓶颈部和充填管之间的空间内的连续抽吸，以收集可能泄漏的所有粉末。装置很复杂。它需要非常精确地定位以防止与瓶接触，同时保证约几毫米的非常小的间隙。另外，此连续的抽吸通过使用过滤器的抽吸系统而实现，当然过滤器会随着时间而被污染。这些过滤器必须定期更换，以保持密闭功效，从而形成必须进行管理的核废物。因此，本发明的一个目的是提供一种用制造核燃料的粉末充填容器的系统，其实施提供了安全且精确的粉末配量，并且减少了废物。
发明内容
前面的目的通过用于连接包含粉末的容器的装置得以实现，所述装置包含圆柱形管，其与容器的充填孔相对放置，而不接触孔的边缘，其中环状件与孔的边缘以密封的形式接触，所述环以密封的形式环绕充填管，并且相对于充填管移动。环被与充填管机械分离， 以在充填过程中不妨碍称重。在称重过程中只必须考虑密封环。此装置提供了密闭限制，不需要抽吸系统。因此不使用过滤器。因此，消除了废物的产生。另外，此装置不要求相对于容器的很高的定位精度。因此制造混合物中产生错误的危险很小。换句话说，静态的密封被在连接装置和容器之间生成，提供安全可靠且坚固耐用的系统。因此，本发明的主旨主要是用于供给制造核燃料的粉末或颗粒材料的供给系统和配备有充填孔的容器之间的密封连接装置，所述装置包括-固定连接部分，其被连接至供给系统，-活动连接部分，其相对于所述固定连接部分移动，并且被连接至容器的充填孔，其中，活动连接部分在一个下游端区域内包括至少一个密封件，用于通过与充填孔的轮廓接触而实现密封连接，并且所述活动连接部分的下游端被通过密封的和柔性的装置连接至所述固定连接部分，以在所述活动连接部分的下游端和所述固定连接部分之间提供机械脱离。固定连接部分可以形成材料收集料斗，其中，所述活动连接部分包括以滑动和密封的形式围绕固定管装配的支撑环以及形成活动连接部分的下游端的密封环，其中密封环意于与充填孔的轮廓密封接触，密封环和支撑环通过密封波纹管连接，在固定连接部分和活动连接部分的下游端之间提供机械脱离。具有优势地，根据本发明的密封连接装置包括用于限制密封环远离支撑环移动的限制装置，当密封环不与充填孔的轮廓接触时所述限制装置起作用，并且当密封环与充填孔的轮廓接触时所述限制装置不起作用。例如，限制装置包括径向销和位于销上游的肩部，当密封环与充填孔的轮廓接触时，肩部和销分离。本装置可以还包括用于使支撑环相对于固定连接部分轴向滑动的装置，例如电动千斤顶型的装置。被密封环支撑的密封装置例如通过装配到沟槽内的唇缘密封件形成。有利地，波纹管被借助于安装凸缘装配到支撑环上，并且波纹管的上游端和下游端分别借助于夹紧连接件附接到安装凸缘上和密封环上。因此，很容易替换波纹管。例如，安装凸缘通过卡销系统轴向固定在支撑环上。有利地，支撑环通过在朝向密封环的方向上输送的管延伸，将粉末引导至容器的充填孔，并且保护波纹管。在输送管和收集料斗之间还具有密封装置，用于提供密封的滑动。支撑环可以包括通风环，其通过波纹管和输送管之间的通道与容器内部连通。本发明的另一主旨是一种充填系统，包括粉末供给管，根据本发明的密封连接装置，以及支撑容器的称重装置，所述供给管被连接至固定连接部分。有利地，供给管是振动滑道型的。振动滑道可以被操作，以在充填开始时以高速传递材料，然后在传递的量接近预期的量时以减慢的速度传递材料。有利地，所述称重系统能够使容器的充填孔靠近所述密封连接装置。本发明的另一主旨是借助于根据本发明的充填容器的系统充填容器的方法，包括下述步骤-将容器置于连接装置下面，-称重容器，-使密封连接装置靠近容器的充填孔，-使密封环与充填孔的轮廓接触，以制造密封连接，
-称重由容器和密封环形成的组件，-一种或多种材料到达。有利地，在每次用材料充填之间，密封环被从充填孔的轮廓上分离，并且称重包含内容物的容器。
利用下面的描述和附属的示意图将更好地理解本发明，其中-图1是处于没有接至将被充填的容器的位置的连接装置的纵向切面图；-图2A是处于被连接该容器的位置的连接装置的纵向切面图；-图2B是图2A的连接装的放大图；-图3是图1的装置的部件的细节图。
具体实施例方式用于制造核燃料的单元包括充填瓶的系统，所述系统包括配量模块，所述配量模块包括多个管，用于将粉末传送到连接到瓶上的装置。瓶被置于测量计(scale)上，并且各种配量通过称重瓶来实现。当粉末混合物被制成时，充填的瓶被用空瓶代替。在图2A中，可以看到根据本发明的连接装置2的示例实施例，其被置于将制造混合物的容器4上方。容器4通常被称为瓶。此描述将用作制造Pi^2粉末和UO2粉末的混合物的示例。然而，本发明适用于任何类型的粉末。在本应用中，粉末被理解为指颗粒或特殊形式的材料，其尺寸可以达到例如约 Imm0瓶4在颈部8处包括充填孔6。在图1，2A和2B中描述的连接装置2意于放置在各种粉末(未示出)被传送通过的区域内，此区域位于连接装置和瓶4的上游。连接装置2大致具有纵向轴线X。纵向轴线X大致与粉末的流动方向一致。瓶4也具有纵向轴线；瓶被置于此装置下面，使其轴线与轴线X大致相同。根据本发明，连接装置包括部分I和部分II，部分I位于粉末到达区域一侧，被称为上游部分，相对于设备静止，部分II位于瓶4 一侧，被称为下游部分，将要被移动。上游部分I包括具有轴线X的收集料斗10，其第一纵向端10. 1意于设置在粉末传送区域一侧，并且第二纵向端10. 2意于朝向瓶引导粉末。下游部分II被围绕着料斗10定位并且能够沿轴线X移动。下游部分II形成活动架，其由形成支撑体的第一部分12和意于与瓶4的颈部8 接触的第二部分14构成。第一部分12包括上游纵向端12. 1和下游纵向端12. 2。下游纵向端12. 2意于与充填孔6相对放置并且将粉末引导至孔6。第一部分12包括支撑环18，支撑环18通过与料斗10对正的管16延伸。支撑环18和输送管16相对于料斗的移动通过球轴承滑道19有利地促进。第一部分12在其下游端区域包括径向向内突伸的止动元件22。在所示示例中，这些止动元件通过径向向内延伸的销M形成。在管16的上游端区域内，第一部分12可以还包括在支撑环18上制造的通风孔。 如果料斗10的直径足够大，则通道没有堵塞的危险，因为瓶内存在的气体进入料斗。在这种情况下，本装置被完全密封。收集料斗10的下游端10. 2包括外肩部27，其与向内突伸的支撑环18的径向表面 29协作，以形成用于阻止第一部分12的运动的轴向止挡件。另外，此接触形成金属对金属的密封。径向表面四由可拆除的环支撑，允许第一部分被装配到收集料斗10上。第二部分14具有环形大致形状并且意于沿着轴线X相对于第一部分12移动。环14在其下游端区域内包括意于压在瓶6的颈部8的扁平平面上的支撑面观。 此支撑面观包括在支撑面观和瓶的颈部之间制造密封接触的装置30。在所示示例中，这些装置30通过装配到在支撑面观中制造的沟槽中的唇缘密封件形成。密封环14包括径向向外突伸的肩部32，其位于销M的上游，与销M协作，当密封环14不再靠在瓶颈部8上时，形成环14相对于支撑体12的轴向止挡装置。密封环14的内部通道36在其下游端区域内被适应有锥形形状的鼻状部38，以使粉末朝向管的轴线转向，并且保护唇缘密封件30。在收集料斗10和第一部分12之间具有密封装置40。在所示示例中，其是装配到管16的内表面上的接合件，抵靠着料斗10的外表面摩擦。接合件40承受由于输送管16的滑动而导致的摩擦。另外，在第一部分12和第二部分14之间具有密封装置42。密封装置42设置成在支撑环12和密封环14之间，更具体地，在收集料斗10和与瓶接触的密封环14之间，提供机械脱离。事实上，粉末通常借助于振动滑道型的振动系统传送，但这些振动影响称重操作。 通过本发明，这些振动不被传递到环上，并且因此不传递至瓶4。在所示示例中，密封装置42通过柔性波纹管形成，柔性波纹管在环14的上游面和支撑环18的径向突出部的下游面之间纵向延伸。波纹管42的优势在于其在第二部分II 位于上部位置时折叠，并且因此不妨碍第一和第二部分的相对运动。波纹管形状的优势在于其具有不随着时间的增加而大大上下波动的剩磁，也就是，其作用于瓶上并且因此作用于测量计上的力(effort)随着时间的增加大致恒定。因此在测量时此力可以被推导出来。 相反，由柔性且可压缩材料制成的套管可能具有变化的剩磁，这可能导致瓶上的支撑力变化，并且因此称重操作受到影响。可以确定使用管状的柔性元件，或具有另外截面的元件，此元件被选择成使其不影响称重操作。在图3中，可以看到波纹管42与环14和第一部分上的安装凸缘一起。借助于夹紧连接件48波纹管42通过第一上游端被装配到安装凸缘46上，并且借助于夹紧连接件50通过第二下游端被装配到密封环14上。波纹管42通过下游端到密封环14上的连接是特别具有优势地，因为其使得波纹管能够用作密封环的约束装置。事实上，如果其仅仅是约束密封环14的波纹管，密封环14 的位移至多等于波纹管的未折叠长度。因此限制了密封环的行程，并且可与本装置的操作相容。
安装凸缘46自身被固定至第一部分上。接合件被设置于安装凸缘46和支撑环18之间。有利地，安装凸缘46可以被固定至第一部分并且很容易从第一部分脱开，因此能够容易地替换波纹管。在所示示例中，固定装置是卡销(bayonet)型的。第一部分包括由从第一部分的下游面突伸的杆和头部形成的突栓(snug) 52，并且装配环46包括孔M，其包括具有接近杆直径的较小宽度的部分，以及具有接近头部直径的较大宽度的部分，使突栓能够穿过孔。为了进行装配，突栓只需要插入到较大宽度的部分内，然后使附接凸缘46在其轴线上相对于第一部分12枢转，从而将突栓定位于较小宽度的部分内。然后，波纹管42被轴向固定至第一部分12。为了替换波纹管42，只需要在相反的方向上相对于第一部分枢转安装凸缘。使用夹紧连接件的优势在于它们很简单且快速地操作，并且它们提供安全可靠的拧紧。然而，其它紧固件可以使用。有利地，波纹管在其纵向端部包括径向向外突伸的突出部56用于波纹管的装配。 这些突出部56使得波纹管42能够被伸长，从而其可以被置于连接零件的壳体内的位置。在用绝缘手套(over-glove)和手套进行远程操作的情况下，这些突出部56的存在有助于波纹管42的装配。它们可以被设置成使环被装配到突出部中的环道(loop)内，以防止在装配过程中环掉落到手套式操作箱中。有利地，输送管16延伸所配置的波纹管的整个长度，保护波纹管不会过度接触粉末，并且防止粉末不会被捕获在波纹管的褶皱内。核燃料粉末非常有侵蚀性(aggressive)，特别是对于例如用于制造波纹管和垫圈密封件的那些合成材料。因此优选减少波纹管和粉末之间的直接接触。管16有利地减少了此接触。另外，如果设有通风孔，则通风管44被形成于输送管16和波纹管42之间直到通风孔。有利地，安装凸缘46保护波纹管42的上游端不接触粉末。以类似的方式，密封环14覆盖波纹管接合件的下游端并且被设置于粉末和接合件之间。还包括用于将环14设置在瓶的颈部上的装置。有利地，瓶4被靠近密封环14。事实上，上面放置瓶4的测量计通常包括升高瓶的装置。因此，此连接装置被简化了并且使用预先存在的装置。在图2A中，可以看到电动千斤顶型的机械装置56用于降低和升高第二部分II。 还可以设想降低第二部分II和升高瓶。现在将解释在根据本发明的连接装置2被移动时连接装置2在瓶的颈部8上的定位。瓶4被置于连接装置2下面的位置。第二部分II被相对于收集料斗10降低。因此，支撑环18和输送管16沿着料斗 10滑动，同时接合件40在管16的内表面上磨擦，并且提供密封。密封环接近瓶4的颈部 8。经过一段行程之后，密封环14的支撑面与瓶的颈部接触。支撑环18继续移动直到销M从密封环14的肩部32脱离。然后密封环14被释放；其靠在颈部上并且在重力的作用下其重量将唇缘密封件30压在瓶的颈部8上，提供密封接触，如在图2A和2B中可以看到的(这里密封件被压紧密封)。在图1中，唇缘密封件30处于未被压缩的状态。这时，连接装置2被配置并且在粉末供给区域和瓶4之间制造密封接触。系统准备好充填瓶4 了。不需要连接装置被完整配置，也就是不需要第一部分12处于极低位置，如图2A和 2B中所示。事实上，本装置和瓶之间的密封由于密封环14的重力而建立。然而，检查确定第一部分12靠在收集料斗10上，或者更特别地表面27和四相接触，以保证波纹管的压力值的可重复性，因此保证由于波纹管的剩磁而产生的力，在每个配量操作中是相同的。另外，此金属对金属的接触提供了另外的密封。在充填过程中，粉末流到收集料斗10内，然后到输送管16内并且到达瓶的颈部8。 包含在瓶内的空气通过通风通道被排出或进入料斗内。借助于被压在瓶的颈部8上的唇缘密封件30，借助于支撑环18和密封环14之间的波纹管42，以及料斗10和支撑环18之间的接合件40，粉末流动以密封的形式进行。不使用抽吸系统而实现了粉末的密闭。因此，被污染的过滤器的管理问题不再存在。另外，也不存在密封不起作用的危险，因为其通过静态元件而实现。另外，粉末供给通常借助于振动滑道(未示出)进行。由于通过波纹管实现收集料斗10和瓶4之间的机械脱离，所产生的振动不再传递到瓶上，因此也不传递至测量计上。 称重步骤不会受到妨碍。而且，瓶4和连接装置2的相对定位不需要非常精确。所需要的只是使销脱开肩部。因此，根据本发明的装置提供了非常高的操作安全可靠性并且很容易维护。通过升高第一部分12，在经过一定长度之后，接合销24，从而升高密封环14，并且密封环14被从瓶的颈部上脱开，瓶被拆除。第一部分12的升高可以进行很长的行程长度， 使得瓶的密封环拆除得足够远；然后瓶可以很容易得从测量计上收回并且通过传送带移走。有利地，销24和肩部32的协作使得当密封环14不靠在瓶的颈部8上时密封环14 能够被支撑。然而，可以设想使用密封的波纹管42来支撑密封环14。这样的优势是简化了连接装置2。然而，在这种情况下，波纹管42在所有停靠阶段期间承受牵引应力，这可能缩短它的寿命。下面解释以制造MOX芯块为目的的充填瓶的步骤。用于制造MOX芯块的混合物包括PuO2, UO2和耐火黏土。充填操作包括下述步骤-称重空的瓶4，-降低活动部分II直到密封环靠着瓶的颈部8上，并且直到销M从肩部32脱开，-称重空瓶8和密封环14形成的组件，-充填耐火黏土；同时称量置于瓶内的耐火粘土的量，-升高部分II以从瓶的颈部8上分离密封环14，-称重包含耐火黏土的瓶4；如果耐火粘土的质量匹配预期数值，则改用PuO2和UO2充填；否则，调整耐火粘土的量，将密封环14放回位置，-之后，将密封环14放回瓶颈部上的位置，-添加PuO2或TO2；同时称量置于瓶内的氧化物的量，-再次升高部分II以从瓶的颈部8上分离密封环14，-称重包含耐火黏土和氧化物的瓶4;如果氧化物的质量匹配预期数值，则改用另一种氧化物充填；否则，调整所述氧化物的量，将密封环14放回位置，-将密封环14放回瓶的颈部上的位置；将最后的氧化物放置到瓶内；并且同时称重放入瓶中的氧化物的量，-再次升高部分II以从瓶4上分离密封环14，-称重包含耐火粘土和氧化物的瓶4；如果所述另一种氧化物的质量与预期数值匹配，则终止充填；否则，调整所述氧化物的质量，将密封环14放回位置。如上所述，通常，粉末被借助于振动传送带，已知为振动滑道，从它们的罐传送至连接装置。为了匹配充填速率并且还为了保证配量精度，振动滑道被以高速操作，为了传递粉末的质量M' =Μ_Λ，其中，M是预期的粉末质量，而Λ是缺少的粉末的很小的质量。当测量计检测到到达质量M'时，传送带控制系统降低速率，改变为中间适当的速度，然后到低速度，直到测量计检测到到达质量Μ。这时，停止振动滑道。对于连接耐火黏土，PuO2和UO2W罐与收集料斗的每个振动滑道，振动滑道的控制循环是类似的。连接装置的维护被简单化。因此，很容易替换波纹管42。事实上，只需要通过旋转安装凸缘46使其从第一部分12上脱开，然后，通过拆除夹紧连接件48，50从波纹管42上分离密封环14和安装凸缘46。优先地，在从第一部分12上脱开凸缘46之前，将凸缘46和密封环14放在一起然后例如沿着横向轴线固定它们。压缩波纹管42，并且在密封环30的负载作用下，不存在因为伸长而使波纹管42破坏的危险。然后，波纹管42被作为放射性废物管理，密封环14和安装凸缘46重新装配到新波纹管42上，将新波纹管42放置在连接装置内的位置。在所示示例中，第一部分12和密封环14之间的轴向止挡装置制造容易并且操作可靠。然而，可以使用更精细的止挡装置，例如包括零件移动。
权利要求
1.一种密封连接装置，用于在供给粉末或颗粒材料的供给系统和配备有充填孔的容器之间进行密封连接，所述密封连接装置包括固定连接部分(I)，其被连接至所述供给系统，活动连接部分(II)，其相对于所述固定连接部分(I)移动，并且被连接至容器的充填孔，所述活动连接部分(II)在下游端区域内包括至少一个密封装置(30)，用于通过与充填孔的轮廓接触而实现密封连接，并且所述活动连接部分(II)的下游端被通过柔性密封装置0 连接至所述固定连接部分(I)以使它们可以在所述活动连接部分(II)的下游端和所述固定连接部分(I)之间提供机械脱离，所述连接装置还包括用于限制密封环(14) 远离支撑环(18)移动的限制装置(22，24，32)，当密封环(14)不与充填孔的轮廓接触时所述限制装置起作用，并且当密封环(14)与充填孔的轮廓接触时所述限制装置不起作用。
2.根据权利要求1所述的密封连接装置，其中，所述限制装置02二4，3幻包括径向销 (24)和位于销04)上游的肩部(32)，当密封环(14)与充填孔的轮廓接触时，肩部(32)和销(24)分离。
3.根据权利要求1或2所述的密封连接装置，其中，所述固定连接部分(I)形成材料收集料斗(10)，并且所述活动连接部分(II)包括以滑动和密封的形式围绕收集料斗(10)装配的支撑环(18)以及形成所述活动连接部分(II)的下游端的密封环(14)，其中，密封环 (14)与充填孔的轮廓密封接触，密封环(14)和支撑环(18)通过密封的波纹管0 连接， 在所述固定连接部分(I)和所述活动连接部分(II)的下游端之间提供机械脱离。
4.根据权利要求3所述的密封连接装置，其中，被所述密封环(14)支撑的密封装置 (30)通过装配到沟槽中的唇缘密封件形成。
5.根据权利要求3或4所述的密封连接装置，其中，所述支撑环(18)通过在朝向密封环(14)的方向上输送的管(16)延伸。
6.根据权利要求5所述的密封连接装置，其中，在输送管(16)和收集料斗(10)之间具有密封装置(40)，用于提供密封的滑动。
7.根据权利要求3至6中任一所述的密封连接装置，包括用于使所述支撑环相对于所述固定连接部分轴向滑动的装置(56)，例如电动千斤顶型的装置。
8.根据权利要求3至7中任一所述的密封连接装置，其中，所述波纹管02)被借助于安装凸缘G6)装配到支撑环(18)上，并且波纹管02)的上游端和下游端分别借助于夹紧连接件(48，50)附接到安装凸缘(46)上和密封环(14)上。
9.根据权利要求8所述的密封连接装置，其中，所述安装凸缘08)通过卡销系统轴向固定在支撑环(18)上。
10.根据权利要求5至9中任一所述的密封连接装置，包括支撑环中的通风孔，其通过波纹管0 和输送管(16)之间的通道与瓶内部连通。
11.一种充填系统，包括供给粉末或颗粒材料的供给管，根据权利要求1至10中任一所述的密封连接装置，以及支撑容器的称重装置，所述供给管被连接至固定连接部分上。
12.根据权利要求11所述的充填系统，其中，所述供给管是振动滑道型的。
13.根据权利要求12所述的充填系统，其中，所述振动滑道被操作，以在充填开始时以高速传递材料，然后在传递的量接近预期的量时以减慢的速度传递材料。
14.根据权利要求11或12所述的充填系统，其中，所述称重系统能够使容器的充填孔靠近所述密封连接装置。
15.根据权利要求11至14中任一所述的充填系统，其中，粉末材料的混合物包括氧化铀和/或氧化钚或它们的混合物，并且用于制造核燃料。
16.一种借助于根据权利要求11至15中任一所述的充填容器的系统充填容器的充填方法，包括下述步骤-将容器置于连接装置下面， -称重容器，-使密封连接装置靠近容器的充填孔， -使密封环与充填孔的轮廓接触，以制造密封连接， -称重由容器和密封环形成的组件， -一种或多种材料到达。
17.根据前述权利要求所述的充填方法，其中，在每次用材料充填之间，密封环被从充填孔的轮廓上分离，并且称重包含内容物的容器。
全文摘要
本发明涉及一种用粉末材料，例如用于制造核燃料的材料，充填瓶的系统，包括瓶和材料供给系统之间的连接装置，所述装置包括被连接至供给系统的固定连接部分(I)；连接部分(II)，其相对于所述固定连接部分(I)移动，并且被连接至容器(4)的充填开口，活动连接部分(II)在其下游端包括通过与瓶的充填开口的轮廓接触而进行密封连接的唇缘密封件，所述下游端通过波纹管(42)连接至所述固定连接部分(I)以在所述活动连接部分(II)的下游端和所述固定连接部分(I)之间提供机械脱离。
文档编号F16L27/11GK102459983SQ201080031417
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月2日 优先权日2009年6月2日
发明者P·杜瓦尔 申请人:阿雷瓦核废料回收公司