ЧЕХОЛ ДЛЯ КОНТЕЙНЕРОВ С ДЕЛЯЩИМИСЯ МАТЕРИАЛАМИ Российский патент 2001 года по МПК G21F5/00 B65D21/32 

Изобретение относится к области пакетирования и штабелирования штучных изделий и может быть использовано, в частности, при транспортировке, складировании и хранении контейнеров с делящимися материалами на всех объектах ядерной энергетики и промышленности.

Пакетно-контейнерные упаковки - это наиболее экономичный вид грузов как для транспортирования, так и для складирования и хранения, что позволяет рационально использовать механизацию при выполнении этих операций. Одновременно это обеспечивает максимальную сохранность грузов.

Необходимость разработки чехла вызвана отсутствием стандартной тары, отвечающей требованиям технологии обращения с радиоактивными делящимися материалами, а также наличием строго определенных требований к местам хранения контейнеров с такими материалами.

Конструкция чехла должна обеспечить:
- возможность многоярусного размещения контейнеров с обеспечением заданного зазора между их торцами;
- возможность дистанционной механизированной загрузки и разгрузки контейнеров;
- возможность точного позиционирования (ориентации) элементов чехла в процессе его снаряжения контейнерами, транспортирования и хранения;
- возможность дистанционной загрузки чехлов с контейнерами в гнезда хранилища, ограниченные конкретными размерами;
- возможность многоярусной установки чехлов с контейнерами друг на друга и их сохранность в процессе длительного хранения;
- максимальный отвод тепла с поверхности контейнера к поверхности гнезда за счет теплового излучения в процессе длительного хранения;
- сохранность целостности контейнеров как при нормальных условиях эксплуатации, так и при аварийных ситуациях (падение чехла с контейнерами в гнездо хранилища);
- возможность считывания штрихкода чехла в процессе дистанционной загрузки (снаряжения) и установки его в гнездо хранилища.

Проведенный патентный поиск не выявил аналогов, близких по достигаемому техническому результату к заявляемой конструкции чехла. Поэтому в данной заявке рассматриваются аналоги, наиболее близкие по технической сущности (по существенным признакам).

Известен пакет контейнеров (патент США N 3966075, B 65 D 21/08, публ. 1976 г.), включающий по меньшей мере два, вставленных один в другой контейнера, каждый из которых содержит боковые стенки, днище и крышку, состоящую из двух половин. Известный контейнер имеет большую металлоемкость, сложен в эксплуатации, так как соединение контейнеров и установка их один в другой трудоемка и требует значительных затрат времени. Кроме того, такая конструкция не обеспечивает свободного прохождения захватывающего устройства манипулятора к контейнерам с делящимися материалами, а также отвода тепловыделений. Таким образом, данный пакет контейнеров не может быть применен для пакетирования, перевозки и хранения контейнеров с делящимися материалами.

Известна тара для хранения и транспортирования деталей (авт.свид.СССР N 859237, B 65 D 6/00, B 65 D 19/06, 1981 г.), содержащая вертикальные стойки, комплект полок, установленных с возможностью вертикального перемещения вдоль стоек, и фиксаторы комплекта полок. С целью предохранения деталей от механических повреждений и облегчения погрузочно- разгрузочных работ, каждая полка представляет собой коробку, днище которой обращено вверх, а стойки имеют высоту, превышающую высоту комплекта полок в собранном виде, и снабжены упорами на их верхних концах. Недостатками известной тары являются недостаточный отвод тепловыделений от контейнеров с делящимися материалами, отсутствие строгой ориентации контейнеров относительно тары (позиционирования), невозможность считывания штрихкодов, т.е. данную тару также невозможно использовать для хранения контейнеров с делящимися материалами. При падении известной тары с высоты контейнеры изменили бы свое местоположение.

Известна конструкция пакетировщика, описанная Крайневым А.Ф. в Словаре-справочнике по механизмам, М.: Машиностроение,1987 г., с.266.

На стойках шарнирно установлены упоры, на которые опускают последовательно изделия (например контейнеры). При этом упоры поворачиваются до горизонтального положения и удерживают изделие. Сначала все упоры, кроме нижнего, наклонены так, что изделие свободно опускают между ними. Нижний упор при повороте в горизонтальное положение взаимодействует с нижним толкателем и наклоняет второй снизу упор так, что последующее изделие обязательно поворачивает второй снизу упор и удерживается им. При этом второй снизу толкатель поворачивает третий снизу упор и готовит его к взаимодействию со следующим изделием. При снятии изделий упоры поворачиваются и не препятствуют перемещению каждого следующего изделия.

Недостатком пакетировщика является наличие шарнирных механизмов, которые при малейших перекосах контейнеров и неравномерной нагрузке заклиниваются и требуют принудительного выравнивания. Особенно это может сказаться при аварийных ситуациях, например при падении контейнеров. В условиях обращения с делящимися материалами присутствие смазочных материалов неприемлемо, поэтому применение данной конструкции пакетировщика проблемно.

Известна тара для легкоповреждаемых продуктов (авт. свид. N 1784551, B 65 D 21/02, B 65 D 85/34, 1992 г.), содержащая каркас, образованный вертикальными стойками, связанными между собой горизонтальными опорными перекладинами, и установленные в штабель емкости. С целью расширения эксплуатационных возможностей, повышения удобства эксплуатации и снижения материалоемкости стойки каркаса снабжены расположенными поярусно горизонтальными фланцами, в каждом из которых выполнено по четыре равноудаленных одно от другого отверстия, соосных с отверстиями соседних фланцев, опорные перекладины выполнены в виде рамок с втулками на концах и связаны со стойками разъемно посредством пальцев, свободно размещенных во втулках и отверстиях фланцев.

Каждая емкость может иметь форму усеченной четырехугольной пирамиды с направленной наружу отбортовкой, служащей для контактирования с рамками каркаса. Кроме того, емкости могут быть выполнены из мягкого сетчатого материала и снабжены петлями, служащими для подвешивания емкостей на горизонтальных штырях, жестко закрепленных с внутренних сторон рамок.

Эта конструкция тары, по мнению заявителей, является наиболее близкой к заявляемому чехлу и принята в качестве прототипа.

Недостатком конструкции тары-прототипа является невозможность точного позиционирования в процессе снаряжения контейнерами и сложность дистанционного обслуживания.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и создание стандартного чехла, отвечающего всем требованиям технологии.

Цель и технический результат достигается тем, что в заявляемом чехле (таре), содержащем корпус (каркас), образованный вертикальными стойками, связанными между собой горизонтальными поясами (опорными перекладинами), и установленные в штабель корзины (емкости), в отличие от прототипа, стойки размещены по окружности, имеют коробчатый профиль полками внутрь, цилиндрические пояса жестко охватывают стойки снаружи, а каждая корзина образована вертикальными стойками коробчатого профиля полками внутрь, жестко связанными горизонтальным цилиндрическим поясом по внутреннему периметру и донышком, при этом каждая стойка корпуса охватывает одну из стоек каждой корзины с возможностью вертикального перемещения корзин, а корпус снабжен донышком.

Технический результат достигается также тем, что корпус снабжен верхним фланцем с вырезом против каждой стойки. Фланец размещен над штабелем корзин. Каждая стойка корзины снабжена горизонтальной опорной пластиной. В каждой стойке корзины под опорной пластиной может быть выполнен вырез. Пояса корпуса размещены в промежутках между корзинами. Донышки корпуса и корзин могут быть выполнены кольцевыми.

Изобретение отвечает критерию "новизна", так как чехол для контейнеров с делящимися материалами отличается от аналогов размещением стоек корпуса и корзин, их профилем, расположением и формой поясов, донышек, а также наличием опорных пластин, вырезов в стенках стоек и конструкцией фланца в верхней части корпуса.

Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как отличительные признаки заявляемого чехла в совокупности с известными обеспечивают возможность дистанционного многоярусного штабелирования, повышают надежность фиксации контейнеров в штабеле, повышают удобство пользования и перевозок, повышают жесткость конструкции, снижают материалоемкость, ликвидируют боковые смещения, перекосы и заклинивания, обеспечивают максимальную "тепловую прозрачность" и строгую ориентацию контейнеров.

Технический результат достигается следующим образом.

Поскольку конструкция корзины для контейнера аналогична конструкции корпуса чехла, то корзины своими направляющими, образованными выступающими стойками коробчатой, например, швеллерной формы, входят в пазы корпуса чехла, образованные стойками коробчатой, например, швеллерной формы, соединенными поясами по наружному периметру, охватываются ими с трех сторон и за счет того, что сечение профиля стоек корзины меньше сечения профиля стоек корпуса чехла, а стойки корзины соединены между собой поясами по внутреннему периметру, свободно перемещаются в этих направляющих до самого донышка корпуса без перекосов, заклиниваний и заеданий. Высота стоек корпуса чехла превышает высоту комплекта корзин в собранном виде.

Поскольку боковая поверхность чехла и корзин состоит только из шести стоек и нескольких поясов, которые размещены в промежутках между корзинами, то выполняется и условие "тепловой прозрачности" чехла, т.е. обеспечивается достаточный отвод тепла от контейнеров, установленных в чехол. Этому же способствует выполнение донышек корпуса и корзин кольцевыми. Кроме того, такая конструкция чехла позволила снизить до минимума его материалоемкость и вес, а также обеспечить условия для строгой ориентации чехла в пространстве и манипулирования им дистанционно с помощью простейших механизмов.

Заявляемый чехол соответствует критерию изобретения "промышленная применимость". Ничто в его конструктивном выполнении не противоречит технической воспроизводимости и использованию в промышленном производстве, не препятствует достижению усматриваемых заявителями технических результатов. Подтверждение тому - представленное ниже описание варианта конструкции чехла и способ использования.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид чехла в сборе;
на фиг. 2 - вид А чехла сверху;
на фиг. 3 - сечение В-Б чехла;
на фиг. 4 - сечение В-В по стойкам чехла;
на фиг. 5 - общий вид корзины;
на фиг. 6 - вид корзины сверху.

Чехол состоит из корпуса 1 и, например, четырех выемных корзин 2, установленных внутри корпуса 1 в штабель.

Корпус 1 представляет собой сварную металлоконструкцию и выполнен из, например, шести вертикальных стоек 3. Стойки 3 на чертежах показаны швеллерного профиля полками 4 внутрь. Профиль стоек 3 может быть любой коробчатой формы: уголок, половинка трубы и т.д. Стойки 3 жестко соединены между собой по наружному периметру четырьмя цилиндрическими поясами 5, приваренными к стойкам 3. Корпус 1 снабжен донышком 6, которое может быть выполнено кольцевым, при этом ширина кольца должна быть достаточной для установки на него нижней в штабеле корзины 2. Донышко 6 может быть выполнено и сплошным, и перфорированным.

Стойки 3 корпуса 1 размещены равномерно по окружности, так как контейнеры с делящимися материалами имеют цилиндрическую форму. Каждая корзина 2 выполнена из шести вертикальных стоек 7 коробчатого (в примере швеллерного) профиля полками 8 внутрь, жестко связанными между собой горизонтальным цилиндрическим поясом 9 по внутреннему периметру, и донышком 10. Донышко 10 оптимально выполнено кольцевым для снижения веса конструкции, а также для увеличения "тепловой прозрачности". При этом ширина кольца должна быть достаточной для установки на него контейнера с делящимися материалами.

Возможны и другие варианты выполнения донышка 10 корзин 2: сплошные, перфорированные, из перекладин и т.д.

Каждая стойка 3 корпуса 1 охватывает одну из стоек 7 каждой корзины 2 с возможностью вертикального перемещения корзин 2 в направляющих стойках 3. Профиль стоек 7 корзин повторяет профиль стоек 3 корпуса 1 (в примере оба швеллерного профиля), но меньше по размеру сечения, чем и обеспечивается возможность вертикального перемещения стоек 7 внутри стоек 3. Донышко 10 крепится в нижней части корзин 2. Корзины 2 могут устанавливаться в штабель внутри корпуса 1, опираясь при этом друг на друга и на донышко 6 корпуса 1 продолжениями стоек 7. Однако можно снабдить каждую корзину 2 под донышком 10 опорами 11, выполненными в виде скоб. Опоры 11 могут обеспечить ориентацию корзины 2 на месте загрузки в нее контейнера и при установке корзины 2 в корпус 1. Опоры 11 будут в этом случае также деформируемыми элементами для гашения динамических нагрузок в аварийных ситуациях.

В верхней части стоек 7 корзины 2 могут быть приварены горизонтальные пластины 12 для губок захвата крана-перегружателя. На них тоже могут устанавливаться верхние корзины 2. Такие же пластины 12 могут быть приварены и в нижней части стоек 7 корзин 2.

В верхней части стоек 7 корзин 2 могут быть выполнены вырезы 13. За счет вырезов 13 стойки 7 в этих местах являются деформируемыми элементами для гашения динамических нагрузок при падении чехла в аварийной ситуации. Контейнеры остаются целыми и невредимыми.

В верхней части корпуса 1 чехла над штабелем корзин 2 можно приварить фланец 14 с вырезами 15 против каждой стойки 3 для прохождения стоек 7 корзин 2. Фланец 14 может выполнять роль опоры для установки на него в штабель верхнего чехла. В этом случае к донышку 6 корпуса 1 приваривают дополнительные опорные элементы 16 с угловым смещением относительно стоек 3. Элементы 16 тоже деформируются при аварийных ситуациях и берут на себя динамические нагрузки.

Кроме того, фланец 14 служит для повышения жесткости всей конструкции чехла и строповочным элементом при транспортировке загруженного чехла.

Для выполнения транспортных, перегрузочных операций и кантования незагруженного чехла в верхнем поясе 5 корпуса 1 предусмотрены шесть строповочных отверстий 17.

Количество корзин 2 в чехле может быть различным. Возможны варианты выполнения чехла и корзин 2 с различным количеством стоек и поясов. Если чехлы устанавливаются на хранение в один ярус, то отпадает необходимость во фланце 14.

Чехол эксплуатируют следующим образом. Корзина 2 подается на конвейере к перегружателю, где в нее устанавливают контейнер с делящимися материалами. Контейнер размещается на донышке 10 корзины 2. Далее корзина 2 с контейнером на конвейере подается в зону действия крана-перегружателя, где захват крана своими губками подхватывает корзину 2 за пластины 12, и поднимается в крайнее верхнее положение.

Кран смещается к чехлу, установленному в гнезде загрузки, и устанавливает корзину 2 с контейнером в корпус 1. Корзины 2 ориентируют строго относительно корпуса 1 чехла.

Первая корзина 2 стойками 7 входит в стойки 3 корпуса 1 и под действием собственного веса (но поддерживаемая краном) свободно скользит по ним вниз без заеданий и перекосов как по направляющим. Коробчатый профиль стоек 3 и 7 способствует устранению бокового смещения корзин 2, а размещение поясов 5 снаружи корпуса 1 и поясов 9 внутри корзин (по внутреннему периметру) обеспечивает беспрепятственное продвижение корзины 2 до самого кольцевого донышка 6. Первая корзина 2 своими стойками 7 встает на донышко 6. Следующая корзина 2 своими стойками 7 устанавливается либо на стойки 7, либо на верхние горизонтальные пластины 12 (при их наличии) стоек 7 нижерасположенной корзины 2.

Операции повторяются до полной загрузки корпуса 1 чехла, например, четырьмя корзинами 2. С помощью крана загруженный чехол заменяется на порожний и операции загрузки повторяются.

Загруженный чехол устанавливается в гнездо бетонного массива, например, в два яруса. При этом опоры 16 верхнего чехла устанавливаются на фланец 14 нижнего чехла.

Итак, внедрение заявляемой конструкции чехла в производство позволит решить проблему компактного безопасного хранения и транспортирования контейнеров с делящимися материалами.

Заявляемый чехол отвечает всем требованиям технологии обращения с делящимися материалами. Он обладает достаточной прочностью, жесткостью, "тепловой прозрачностью" при сравнительно незначительной металлоемкости, надежен и удобен в использовании, не требует смазки, недопустимой при обращении с делящимися материалами.

Проведенные испытания чехла показали положительные результаты и в настоящее время заявители занимаются внедрением его в производство.

Изобретение относится к области пакетирования и штабелирования штучных изделий и может быть использовано при транспортировке, складировании и хранении контейнеров с делящимися материалами. Чехол для контейнеров содержит корпус, образованный вертикальными стойками, связанными между собой горизонтальными поясами, и установленные в штабель корзины. Чехол обладает достаточной прочностью, жесткостью, "тепловой прозрачностью" при сравнительно незначительной металлоемкости, надежен и удобен в использовании, не требует смазки, недопустимой при обращении с делящимися материалами. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Чехол для контейнеров с делящимися материалами, содержащий корпус, образованный размещенными по окружности вертикальными стойками, имеющими коробчатый профиль полками внутрь и связанными между собой горизонтальными цилиндрическими поясами, жестко охватывающими стойки снаружи, и донышком, и установленные в штабель корзины для размещения контейнеров, каждая из которых образована вертикальными стойками коробчатого профиля полками внутрь, жестко связанными горизонтальным цилиндрическим поясом по внутреннему периметру, и донышком, причем каждая стойка корпуса охватывает одну из стоек каждой корзины с возможностью вертикального перемещения корзин. 2. Чехол по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен верхним фланцем с вырезом против каждой стойки. 3. Чехол по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что каждая стойка корзины снабжена горизонтальной опорной пластиной, под которой выполнен вырез. 4. Чехол по пп.1 - 3, отличающийся тем, что пояса корпуса размещены в промежутках между корзинами. 5. Чехол по п.1, отличающийся тем, что донышки корпуса и корзин выполнены кольцевыми.