运输包装设备的翻转机的制作方法

专利名称:运输包装设备的翻转机的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于核燃料部件的运输容器的装卸设备，尤其涉及一种用 于在水平和垂直方向之间顺利移动这种运输容器的翻转装置。
背景技术：
在输送和储存含有大量和/或浓缩的裂变物质U235的未受到辐射的核燃料元件 和组件的过程中，必须确保在正常使用期间以及在潜在的事故条件下不出现临界状态。例 如，针对每种燃料组件设计，燃料运输容器能运输的最大燃料浓缩度(即重量和U235的百 分比重量)要由核管制委员会(NRC)批准。一种新的运输容器设计为了能获得许可批准， 它必须证明满足NRC的要求，即该新运输容器设计将满足NRC条例和规章的要求，包括10 CFR Section 71中的那些规定。这些要求定义了运输容器及其内部支承结构承受的最大可 信事故，以维持其内所装燃料组件的次临界度。
已经设计出一种用于未受辐射燃料的新型运输包装设备(命名为TRAVELLER )， 并且最近获得了许可。TRAVELLER 运输包装设备代表了未受辐射燃料运输中的最新技术， 因为它是第一个通过真实着火试验的获许可包装。这种最新设计的包装用于运输单个燃料 组件，并且需要独特的装卸操作。
TRAVELLER 运输包装设备是可重复使用的运输包装设备设计，其用于安全运输带 有或不带堆芯部件(core component)的未受辐射单个燃料组件。该包装还在正常的装卸 和运输中提供冲击与振动隔离，保护燃料组件不受损坏。该包装包括通过橡胶减振架与外 包装相连的铝质矩形内蛤壳(clamshell)。外包装包括装有用于冲击和热保护的闭孔聚氨 酯泡沫的外和内不锈钢壳。蛤壳是铝质结构，包括“V”形基部、两个铰链门、底板和顶板以 及铰接的顶部进入门。这些门由直角弯紧固件(quarter turn fastener)锁住。螺母两 侧的弹簧加载的柱塞在运输和装卸期间有效地限制住每个螺母，避免了锁闩的任何反向开 启。对TRAVELLER运输包装设备设计的更全面了解可以从2004年6月8日公开的美国专 利6，748, 042中获得。
在TRAVELLER运输包装设备运输中所处的水平位置，该包装具有27.1英寸 (68. 83cm)的名义宽度和39. 3英寸(99. 82cm)的名义高度。运输包装设备的长度将随所运 输燃料组件的长度变化，但典型地是在197英寸(500. 38cm)和2 英寸(574. 04cm)之间。 TRAVELLER 10的外包装12的装卸特征示于图1中。接纳叉车的支架14位于外包装12的 底部。此外，吊耳16设置在每个运输包装设备的外包装12的顶部。总共有8个吊耳，两两 相对地设置在外包装顶部的两侧。燃料组件被装入或卸出处于竖直位置的直立TRAVELLER 包装。为了使包装10直立，在TRAVELLER包装10的前端22柱接有两个起吊环18。
为了避免损坏包装及其内部货物以使TRAVELLER包装可以无限期地重复使用，需 要用一种特殊工具将该包装竖起来进行燃料组件的装载和卸载。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种可重复使用的翻转装置，其可以连贯地翻转 TRAVELLER运输包装设备而不损坏包装或其内部货物。
本发明的另一目的是提供这样一种翻转装置，其可以将TRAVELLER包装装置放置 在竖直方向，以顺利地装载和卸载燃料组件。
本发明的另一目的是提供这样一种翻转装置，其将减少翻转结构常有的重心在角 部上的“咬紧”。
这些和其他目的通过本发明的翻转装置来实现，该翻转装置用于使核燃料组件和 堆芯部件顺利地装入和卸出TRAVELLER运输包装设备。本发明的装置是具有安装在固定梁 结构上的移动基座的结构部件，其中固定梁结构固定在方便装载和卸载操作的地面上。两 个同时翻转的稳定臂固定在每个包装设备上，每个包装设备上的至少一个臂包括弹簧缓冲 器以减少翻转结构常有的重心在角部上的“咬紧”。每个包装的一个或两个稳定臂设计成具 有在包装直立后伸直的简单肘关节接头。移动通过在水平方向上使翻转装置的基座移动的 手动可调丝杠来实现。基座的移动使操作者能够将TRAVELLER包装设备尽可能地放置在期 望的操作区域附近从而进行人机协调地正确打开包装。TRAVELLER包装设备的前支腿插入 位于翻转装置基座前端的枢转支撑轭架内，随后TRAVELLER包装设备通过耳轴固定在轭架 中。稳定支撑臂固定在包装侧面，并且在与轭架的固定位置间隔一定距离的位置处用锁定 销固定。一旦包装设备直立，稳定杆被销接在适当的位置以将臂锁定在完全伸展的位置，从 而顺利地进行包装的装载或卸载。本发明的技术方案如下所述。本发明提供一种细长形核 部件运输包装设备的翻转装置，其用于在运输包装设备在水平和竖直方向之间移动时对其 进行支撑，包括具有顶面、第一端、第二端、第一侧和第二侧的基座元件；在基座元件的第 一端和第一侧的相交处附近固定到基座元件上的第一轭架，其形成为枢转连接到运输包装 设备的第一侧上的第一端的内侧；在基座元件的第一端和第二侧的相交处附近固定到基座 元件的第二轭架，其形成为枢转连接到运输包装设备的第二侧上的第一端的内侧；在基座 元件的第二端和第一侧的相交处附近枢转连接到基座元件上的第一支撑臂，其形成为在与 运输包装设备的第一端间隔第一距离的位置处枢转连接到运输包装设备的第一侧，该第一 支撑臂具有至少两个通过枢转的第一接头连接的撑杆；在基座元件的第二端和第二侧的相 交处附近枢转连接到基座元件上的第二支撑臂，其形成为在与运输包装设备的第一端间隔 第一距离的位置处枢转连接到运输包装设备的第二侧，该第二支撑臂具有至少两个通过枢 转的第二接头连接的撑杆；以及用于当运输包装设备在水平和竖直方向之间移动时固定该 翻转装置的构件。优选地，第一支撑臂与基座元件连接，并且通过第一接头以使第一臂在第 一平面内枢转，第二支撑臂与基座元件连接，并且通过第二接头以使第二臂在第二平面内 枢转。优选地，第一支撑臂和第二支撑臂包括锁定装置，该锁定装置被启用时将撑杆锁定在 撑杆完全伸展至同轴程度时的位置。优选地，第一支撑臂上的锁定装置包括位于第一接头 的每一侧的孔眼，当第一支撑臂上的撑杆完全伸展时每个孔眼中的孔与另一个孔眼中的孔 轴向对齐，以致锁定销可以插穿孔眼并将第一支撑臂的撑杆锁定在第一支撑臂完全伸展时 的位置。优选地，第一支撑臂的撑杆被弹簧偏置在完全伸展的位置。优选地，第一支撑臂的 至少一个撑杆是包括弹簧的空心管，弹簧的一端锚固在空心管内，弹簧延伸穿过空心管，其 另一端越过第一接头与另一撑杆连接。优选地，所述翻转装置包括平行于基座元件的第一侧和第二侧的导轨，其中基座元件可以沿导轨在与基座元件的第一端和第二端垂直的方向 上移动。优选地，所述翻转装置包括用于沿导轨移动基座元件的装置。优选地，所述用于沿 导轨移动基座元件的装置是蜗杆传动装置。优选地，所述翻转装置包括用于将运输包装设 备上的支腿固定于第一轭架的耳轴。优选地，所述翻转装置包括快速释放销，其用于在与运 输包装设备的第一端间隔第一距离的位置处连接运输包装设备的第一侧。优选地，所述用 于将翻转装置固定在适当位置的构件包括将翻转装置栓接在地面结构上的螺栓。


结合附图阅读以下具体实施方式
，将对本发明有更深的理解，其中
图1是TRAVELLER运输包装设备的透视图；
图2是本发明的翻转装置的平面视图；
图3是并排支撑在本发明的翻转装置上的两个TRAVELLER运输包装设备的透视 图；
图4是前端支腿部的平面视图，显示了在TRAVELLER和本发明的翻转装置上的前 轭架之间的耳轴连接；
图5是TRAVELLER运输包装设备上的下叉形提升支架的局部放大平面视图，显示 了 TRAVELLER运输包装设备和本发明翻转装置的支撑臂之间的连接；
图6是TRAVELLER运输包装设备的端视图，显示了起吊环的布置；
图7是被本发明翻转装置升起的TRAVELLER的透视图；
图8是由处于锁定位置的完全伸展的本发明翻转装置的支撑臂升至接近竖直位 置的TRAVELLER的透视图。
具体实施方式
如果不提供另外的支撑，例如由运输罐(cask)提供的支撑，核燃料组件需要移动 到竖直方向上，以使燃料棒和导向套管不会弯曲。然而，由于外包装12的长尺寸，单个燃料 组件运输包装设备，例如图1中所示的TRAVELLER 10，如果在水平方向运输将更平稳。因 此，运输包装设备，例如TRAVELLER 10，需要翻转至竖直方向来进行装载和卸载。根据本发 明构造的可重复使用的翻转装置M被用来使核燃料包装的装载和卸载顺利进行。图2中 所示翻转装置M是具有安装在固定梁结构观上的移动基座(translating base) 26的结 构部件。移动基座沈具有至少两个稳定或支撑臂30和32，这些臂用螺栓连接至固定支撑 件36上，固定支撑件36位于后部且固定在基座的角部附近。基座沈通过螺栓38在装载 和卸载位置处安装到地面上。至少一个稳定臂30包括弹簧缓冲器34，用于减少翻转结构常 有的重心在角部上的“咬紧(snap)”。两个稳定臂设计成具有在运输包装设备10直立时伸 直的简单的肘关节接头40。移动基座的作用是让使用不同燃料类型的工厂的操作员把运输 包装设备尽可能地靠近装载和卸载平台，从而进行人机协调地正确打开包装。
运输包装设备上的支腿插入位于移动基座沈前端且邻近其角部的枢转支撑件42 中，以竖起运输包装设备。运输包装设备10的前端具有包装装置处于水平位置时支撑包装 装置前部的支腿，燃料组件的下管座在该支腿的下方。支腿11的前部通过耳轴或锁定销固 定在支撑件或轭架42内，在下文将说明。一旦包装装置直立，稳定或支撑臂销接在肘关节接头的适当位置，以顺利地进行包装装置的装载或卸载。
更特别的是，固定梁结构观由两根平行的矩形侧梁44构成，矩形侧梁44的后部 通过垂直定向的矩形后梁46连接。侧梁44包括在相对的侧梁机构上的导轨或轨道48，相 对的侧梁机构基本上沿着长条形侧梁的长度延伸。移动基座26底侧上的轮子50在导轨48 上滚动。手轮52转动一蜗轮或丝杠并使移动基座沈运动，以驱动轮子50向翻转装置M 的前部或后部移动。应理解的是，用于移动基座26的移动机构是本发明的可选特征，一旦 该翻转装置固定在操作地面上，该特征能够使装置容易定位。作为选择，基座26可以直接 固定在操作地面上。
圆形托架M固定在每个支撑臂的基座上且具有一个由销锁定的中心孔，该销在 两块平行间隔的板之间延伸并固定在它们上面，这两块板则作为支撑臂安装固定件36的 一部分向上延伸。安装固定件36由四个安装螺钉56固定在基座沈的上表面。这样支承 臂的安装固定件36就使支撑臂能够在与侧梁44平行的平面内转动。优选的是，支撑臂30 和32中的一个或两个都包括由连接相邻撑杆(ligament) 58和60的铰接接合(pin joint) 形成的简单单肘关节接头40。肘关节接头40具有配合孔62，配合孔62分别位于撑杆58和 60上，并且在支撑臂30和32完全伸展时彼此对齐。支撑臂30和32完全伸展时，可以在 孔62中插入锁定销64以将支撑臂30、32锁定在其完全伸展的位置。弹簧缓冲器34包括 在管状支撑臂30内部延伸的弹簧66，其一端锚在支撑臂的下部，另一端连接在撑杆60上。 锁定装置62、64和缓冲器34可以设置在一个或两个支撑臂30、32中。轭架或枢转支撑件 42通过固定螺栓68固定在基座沈上表面的每个前部角部附近。轭架或枢转支撑件42由 从基座沈垂直延伸出的两块平行板构成，每块板都有一个大小适合放入耳轴70的槽，如在 下文将更详细说明的，耳轴70安装在运输包装设备的下支腿上。翻转装置的操作
运输包装设备处于水平位置时，应当维持在燃料装卸区域的地面的水平面上。图3 显示了并排放置在两个翻转装置上的两个运输包装设备，两个翻转装置共用一根公共侧梁 44。图3所示翻转装置的所有其他方面都和前面描述的一样。为了适应移动而需要升高翻 转装置M时，例如图3中所示，应该在翻转装置的后部放置一个调平支架，它将在运输包装 设备的上管座端22处支撑住该运输包装设备的支腿(该调平支架在图3中未示出)，以使 运输包装设备保持在水平面上。参见图4，通过将耳轴72凸起的半体插入运输包装设备支 腿11中提供的孔76，这样耳轴就被装配在贯穿运输包装设备的下管座端的运输包装设备 支腿11的孔中。然后将带螺纹的凹入耳轴半体74安在耳轴凸起的半体上，并旋转直到拧 紧为止。运输包装设备10放置在翻转装置上，以使耳轴坐落在枢转支撑件或轭架42的槽 口内，同时支撑臂30和32通过快速释放销连接在运输包装设备的任一端。如可从图5中 看出，快速释放销与支撑臂30、32上的叉形提升座附近的支撑件78相连。图6更清楚地显 示了安装在运输包装设备22顶端的起吊环18。起吊环18连接在用于吊起运输包装设备 10后部的起重机吊索上。
如可从图7中看出的，支撑臂30和32在起重机通过起吊环18吊起运输包装设备 10后端部22时伸展。运输包装设备的上管座端被慢慢地提起至接近竖直方向。起重机在 竖直和水平方向的运动必须逐步调整，要足够慢地保持起重机吊索始终接近竖直准线。必 须始终注意确保耳轴不会从翻转机的轭架42中提起。一旦对角支撑臂完全伸展，如图8中 所示，提升过程就停止，快速释放销插入在支撑臂30和32的肘关节接头40中的孔内，以保证运输包装设备处于竖直方向。随后上部起吊环18可以从高架起重机上卸下。以反向步 骤实施该程序以将运输包装设备10降至水平位置。
尽管详细地描述了本发明的具体实施例，但应了解，本领域的技术人员可以在该 公开内容的全面教导下对这些细节进行各种修改和替换。例如，任意数量的翻转装置可以 如图2中所示通过共用公共侧梁44的相邻基座而连在一起。此外，支撑臂30和32中的任 一个或两个都可以包括弹簧缓冲器，支撑臂中的一个或两个都可以具有锁定特征，等等。因 此，公开的具体实施例仅仅意在说明而不是要限制本发明的范围，本发明的范围将由所附 权利要求
及其任何或所有等价物全部给出。
权利要求
1.一种细长形核部件运输包装设备的翻转装置，其用于在运输包装设备在水平和竖直 方向之间移动时对其进行支撑，包括具有顶面、第一端、第二端、第一侧和第二侧的基座元件；在基座元件的第一端和第一侧的相交处附近固定到基座元件上的第一轭架，其形成为 枢转连接到运输包装设备的第一侧上的第一端的内侧；在基座元件的第一端和第二侧的相交处附近固定到基座元件的第二轭架，其形成为枢 转连接到运输包装设备的第二侧上的第一端的内侧；在基座元件的第二端和第一侧的相交处附近枢转连接到基座元件上的第一支撑臂，其 形成为在与运输包装设备的第一端间隔第一距离的位置处枢转连接到运输包装设备的第 一侧，该第一支撑臂具有至少两个通过枢转的第一接头连接的撑杆；在基座元件的第二端和第二侧的相交处附近枢转连接到基座元件上的第二支撑臂，其 形成为在与运输包装设备的第一端间隔第一距离的位置处枢转连接到运输包装设备的第 二侧，该第二支撑臂具有至少两个通过枢转的第二接头连接的撑杆；以及用于当运输包装设备在水平和竖直方向之间移动时固定该翻转装置的构件。
2.如权利要求
1所述的翻转装置，其中第一支撑臂与基座元件连接，并且通过第一接 头以使第一臂在第一平面内枢转，第二支撑臂与基座元件连接，并且通过第二接头以使第 二臂在第二平面内枢转。
3.如权利要求
1所述的翻转装置，其中第一支撑臂和第二支撑臂包括锁定装置，该锁 定装置被启用时将撑杆锁定在撑杆完全伸展至同轴程度时的位置。
4.如权利要求
3所述的翻转装置，其中第一支撑臂上的锁定装置包括位于第一接头的 每一侧的孔眼，当第一支撑臂上的撑杆完全伸展时每个孔眼中的孔与另一个孔眼中的孔轴 向对齐，以致锁定销可以插穿孔眼并将第一支撑臂的撑杆锁定在第一支撑臂完全伸展时的 位置。
5.如权利要求
1所述的翻转装置，其中第一支撑臂的撑杆被弹簧偏置在完全伸展的位置。
6.如权利要求
5所述的翻转装置，其中第一支撑臂的至少一个撑杆是包括弹簧的空心 管，弹簧的一端锚固在空心管内，弹簧延伸穿过空心管，其另一端越过第一接头与另一撑杆 连接。
7.如权利要求
1所述的翻转装置，包括平行于基座元件的第一侧和第二侧的导轨，其 中基座元件可以沿导轨在与基座元件的第一端和第二端垂直的方向上移动。
8.如权利要求
7所述的翻转装置，包括用于沿导轨移动基座元件的装置。
9.如权利要求
8所述的翻转装置，其中所述用于沿导轨移动基座元件的装置是蜗杆传 动装置。
10.如权利要求
1所述的翻转装置，包括用于将运输包装设备上的支腿固定于第一轭 架的耳轴。
11.如权利要求
1所述的翻转装置，包括快速释放销，其用于在与运输包装设备的第一 端间隔第一距离的位置处连接运输包装设备的第一侧。
12.如权利要求
1所述的翻转装置，其中所述用于将翻转装置固定在适当位置的构件 包括将翻转装置栓接在地面结构上的螺栓。
专利摘要
一种用于装载或卸载核燃料组件的运输包装设备的可重复使用的翻转装置。该装置具有安装在固定梁结构上的移动基座和固定到基座上的支撑固定件上的两个稳定臂，其中基座固定在工作地面上。稳定臂包括弹簧缓冲器，并具有在包装设备直立后伸直的简单肘关节接头。移动通过可手动调节的丝杠实现，并使基座能最有利地定位。运输包装设备插入位于基座前端的枢转支撑件内，随后包装设备通过耳轴固定在枢转支撑件上，并通过锁定销固定在支撑臂上。一旦包装设备被竖起，支撑臂上的肘关节接头就锁定在适当位置。
文档编号G21F5/08GKCN101060020SQ200710096578
公开日2011年6月15日 申请日期2007年4月16日
发明者B·E·赫姆派, M·W·阿莱斯, R·F·罗寇 申请人:西屋电气有限责任公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (5),