WO2005028355A1 - Dispositif de manutention de fut - Google Patents

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WO2005028355A1
WO2005028355A1 PCT/FR2004/050407 FR2004050407W WO2005028355A1 WO 2005028355 A1 WO2005028355 A1 WO 2005028355A1 FR 2004050407 W FR2004050407 W FR 2004050407W WO 2005028355 A1 WO2005028355 A1 WO 2005028355A1
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barrel
gripping
arm
lifting
face
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Jean-Marc Goubot
Robert Faure
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Commissariat A L'energie Atomique
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/02—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by suction means
    • B66C1/0212—Circular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/02—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by suction means
    • B66C1/0293—Single lifting units; Only one suction cup
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • B66C1/62—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means comprising article-engaging members of a shape complementary to that of the articles to be handled
    • B66C1/625—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means comprising article-engaging members of a shape complementary to that of the articles to be handled for gripping drums or barrels
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/14—Devices for handling containers or shipping-casks, e.g. transporting devices loading and unloading, filling of containers

Definitions

  • the subject of this invention is a barrel handling device, normally of cylindrical shape or little different, for gripping, raising and possibly inspecting it.
  • Some hazardous waste is poured into metal drums to be stored for long periods. This is particularly the case for irradiated products from the nuclear industry.
  • Special techniques have been developed for coating and vitrifying the waste before pouring it into the barrels, which then remain in a storage facility. They can however be moved later, for inspection or new transport.
  • Many devices have been designed to handle the barrels. They include various gripping means such as pliers or clamping jaws designed to grip one portion or another of the barrel but which, in general, have the disadvantages of not offering a well-assured grip, of occupying too large a volume.
  • the invention relates to a barrel handling device which, on the contrary, provides an assured grip on the barrel, without the risk of releasing it or of letting it tip in any way by lifting it.
  • the device is easily equipped with means which allow a complete examination of the surface of the barrel.
  • the handling device comprises a system for gripping the barrel from the upper face, at least one arm movable vertically with respect to the gripping system and next to the peripherical face of the barrel, and a finger disposed under the arm and movable below the underside of the barrel.
  • the barrel can first be gripped by the upper face, slightly raised by the gripping system, the arm or arms (there are generally several) are lowered next to the barrel; the finger is deployed below the barrel and exerts a secure support; the arm opposes the lateral sliding of the barrel; and the gripping system is relieved while being able to continue to offer a contribution to the stable seizure of the barrel.
  • the gripping system comprises a centering mechanism comprising fingers which move radially apart, for example towards a flange on the upper face of the barrel.
  • FIG. 1 represents the device generally, FIG. 1
  • FIG. 2 represents a part of the gripping means
  • FIG. 3 represents the grapple as a whole
  • FIG. 4 represents the system for deploying the doiçrts
  • FIG. 5 the arrangement of this system
  • Figure 6 shows the grapple centering system on the barrel.
  • Figure 1 is discussed.
  • the drums are stored in wells 1 which are slightly wider than them.
  • Normally closed drawers 2 isolate the wells 1 from the outside but are open when a barrel must be stored or extracted.
  • the device of the invention which is then used, comprises in particular a mobile mechanical system in the well 1 and capable of lowering or raising the barrel, called a grapple 3, as well as a hood 4 for transfer and protection which absorbs radiation from the barrel and which rests on the opening of the well 1 during the storage or extraction operation.
  • the hood 4 contains a cavity large enough to accommodate the grapple 3 loaded with the barrel.
  • the invention relates exclusively to the grapple 3.
  • the drums 5 are generally cylindrical in shape and include an upper face 6, a lower face 7, a peripheral lateral face 8; it is also possible to raise there an upper rim 49 projecting upwards around the upper face 6 and which corresponds to the rim of the cover in the lateral ferrule.
  • the flange 49 may exist in another form when the cover is screwed or welded, and have the same ability to center the grapple.
  • FIG. 2 The grapple 3 is composed of several assemblies, the first of which described is a gripping system 9 of the barrel 5 whose purpose is to raise it slightly before completing the handling.
  • the suction cups 11 can be applied to the upper face 6 of the barrel 5 even if it is is found to be inclined, without the support 10 having to be tilted erratically.
  • the remainder of the description is undertaken by means of FIG. 3.
  • the ball joint 12 and the support 10 are suspended from a column 14, itself suspended from a cable 15 manipulated from the outside by means of a sensor d 'effort 16.
  • the column 14 also carries an upper plate 17.
  • a fastening system 18 of the barrel 5 which comprises at least one vertical arm 19 (here, a group of three arms 19 in a circle , but only one of which is illustrated) suspended from a movable plate 20.
  • the movable plate 20 slides on the column 14 by means of a ball screw 21 whose upper and lower ends are retained in the upper plate 17 and the support 10
  • a gear motor 22 mounted on the upper plate 17 turns the ball screw 21 by means of a belt transmission 23.
  • a graduated rule 24 is also mounted between the upper plate 17 and the support 10 parallel to the screw. balls 21, and a posit sensor ion 25 mounted on the movable plate 20 makes it possible to follow the movements of the latter in the vertical direction.
  • the arms 19 embrace the barrel 5, the radius of their circle being a little larger than that of the peripheral face 8. Their height is also a little greater than that of the peripheral face 8.
  • a finger 26 which they carry under them comes below the lower face 7 of the barrel when the grapple 3 has been completely lowered.
  • the fingers 26 deploy between a folded position where they extend tangentially, in the circle of the arms 19, and an active position where they extend radially, under the barrel 5. They are mounted under the arms 19 by hinges 27 which allow them to be rotated, and their rotational movement is controlled by means of a rod 28 which extends vertically to above the arm 19, where it ends in a lever 29 which a jack 30 makes rotate by a control rod 31.
  • the suction cup holder 13 mounted on the suction cup holder 13 and which comprises a jack 37, a crown 38 rotating on the suction cup holder 13 and a trio of fingers 39 articulated by an inner end to the crown 38 and, in the middle, to the suction cup holder 13: the articulation to these places is however mobile and comprises a pivot 40 fixed to the suction cup holder 13 and able to slide in a slot 41 established in the length of the finger 39.
  • the rotation of the crown 38 operated by the jack 37 modifies the orientation of the fingers 39 and the radial position of their outer end.
  • the deployment of the fingers 39 continues until all touch the rim 49 of the barrel 5 and a centering of the gripping system 9 and especially of the attachment system 18 to the barrel 5 is obtained.
  • barrel 5 is seized when it is in well 1 (the process would be identical in other places).
  • the grapple 3 is lowered into the well 1 until the gripping system 9 arrives on the upper face 6.
  • the centering system 36 is started, then the suction cups 11 are actuated.
  • the grapple 3 is slightly raised to lift the barrel 5.
  • the attachment system 18 is then started, the arms 19 are separated and then lowered along the peripheral face 8, and finally the fingers 26 are deployed and the arms 19 tightened.
  • the barrel 5 is then firmly grasped and can be reassembled without fear of failure of the suction cups 11. It should be noted that the fingers 26 retain the underside 7 of the barrel 5 if it has opened and yawns.
  • Lighting is provided by a light generator 40 mounted on the upper plate 17 and suitable to illuminate the surface of the barrel 5 with a network of optical fibers 44.
  • the images of the upper face 6 of the barrel 5 are taken by a camera 42 (cf. also in FIG. 2) mounted in the bottom of the column 14 and directed downwards, forming an annular light source 43 which provides the necessary lighting for the upper face 6 being established around it.
  • the optical fibers 44 extend in each of the arms 19 to below these, and are also connected to endoscopes or fibroscope 45 mounted on the tiles 32.
  • the lighting and examination of the peripheral face 8 then from the underside 7 become possible as the arm descends along the latter and then below the latter.
  • the suction cups 11 could for example be replaced by other electromagnetic or mechanical gripping means.
  • the lighting system can use micro-lamps or LEDs.
  • the vision system integrated in the arm 19 can be integrated directly into the camera of a video endoscope.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
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  • Manipulator (AREA)

Abstract

Le grappin (3) utilisé pour remonter des fûts (5) entreposé dans un puits comprend un système de préhension (9) équipé par exemple de ventouses pour soulever légèrement le fût, et des bras (19) mobiles équipés de doigts déployables (26) pour embrasser le fût et fournir un appui solide. Les éléments sont équipés de caméras et de fibres optiques pour éclairer le fût et l'examiner avant de le remonter. Un mécanisme de centrage du grappin sur le fût est prévu. Une application est le traitement des combustibles nucléaires.

Description

DISPOSITIF DE MANUTENTION DE FUT
DESCRIPTION Le sujet de cette invention est un dispositif de manutention de fût, normalement de forme cylindrique ou peu différente, pour le saisir, l'élever et éventuellement l'inspecter. Certains déchets dangereux sont versés dans des fûts métalliques pour être entreposés pour de longues durées. C'est notamment le cas pour les produits irradiés de l'industrie nucléaire. Des techniques particulières ont été mises au point pour enrober et vitrifier les déchets avant de les verser dans les fûts, qui séjournent ensuite dans une installation d'entreposage. Ils peuvent cependant être déplacés plus tard, pour une inspection ou un nouveau transport. De nombreux appareils ont été conçus pour manipuler les fûts. Ils comprennent des moyens de préhension variés tels des pinces ou des mâchoires de serrage conçus pour saisir une portion ou une autre du fût mais qui présentent, en général, les inconvénients de ne pas offrir une prise bien assurée, d'occuper un volume trop grand pour les descendre commodément dans des puits d'entreposage, de ne pas s'opposer à des oscillations ou des basculements du fût une fois qu'il a été soulevé et enfin de ne pas comporter de possibilité d'examen du fût avant la saisie et ou dès qu'elle est faite. Or si un fût est déchiré ou fissuré, il convient de ne pas -Le déplacer afin de ne pas aggraver des fuites du contenu dangereux ; et même si le fût est intact, les dispositifs connus comportent des risques de mauvaises manipulations ou de chutes qui font apparaître la possibilité d'une rupture. L'invention a trait à un dispositif de manutention de fût qui offre au contraire une prise assurée du fût, sans risque de le relâcher ou de le laisser basculer d'aucune façon en le levant. De plus, le dispostif est facilement équipé de moyens qui permettent un examen complet de la sur-face du fût. Le document EP 0 633 215 décrit un dispositif de manutention qui offre aussi l'avantage d'une prise sûre du fût au moyen de doigts basculant venant sous la périphérie inférieure du fût, qui est donc posé sur eux quand il est levé, mais la mise en place du dispositif autour du fût est beaucoup plus problématique qu'avec l'invention. Sous sa forme la plus générale, le dispositif de manutention comprend un système de préhension du fût par la face supérieure, au moins un bras mobile verticalement par rapport au système de préhension et à côté de la face péripbiérique du fût, et un doigt disposé sous le bras et mobile au-dessous de la face inférieure du fût. Ainsi, le fût peut être d'abord saisi par la face supérieure, légèrement soulevé par le système de préhension , le bras ou les bras (il y en a généralement plusieurs) sont descendus à côté du fût ; le doigt est déployé au-dessous du fût et exerce un appui sûr ; le bras s'oppose au glissement latéral du fût ; et le système de préhension est soulagé tout en pouvant continuer d'offrir une contribution à la saisie stable du fût. Afin de garantir un bon résultat de la saisie, le système de préhension comprend un mécanisme de centrage comprenant des doigts s 'écartant radialement, par exemple vers une collerette de la face supérieure du fût. Le système de préhension n'est collé au fût qu'après que les doigts ont tous touché la collerette et l'ont centrée ; une conséquence favorable est que chaque bras peut être placé à une faible distance du fût pour mieux l'assujettir et garantir que le doigt aille bien au-dessous du fût en se déplaçant. Une mise en place correcte du dispositif est possible même si le fût est peu accessible, à grande profondeur ou dans un puits étroit . Les moyens d'examen du fût peuvent comprendre des moyens situés sous le bras, ainsi que des moyens situés au système de préhension. Ces moyens- ci permettent d'examiner la face supérieure du fût et de décider provisoirement s'il peut être levé, et ceux- là permettent d'examiner la face périphérique puis la face inférieure du fût quand le bras est descendu. L'invention sera maintenant décrite en liaison aux figures. La figure 1 représente le dispositif généralement, la figure 2 représente une partie des moyens de préhension, la figure 3 représente le grappin dans son ensemble, la fiçrure 4 représente le système de déploiement des doiçrts, la figure 5 l'agencement de ce système et la fiqure 6 représente le système de centrage du grappin sur le fût. La figure 1 est abordée. Dans le mode de réalisation qu'on décrit ici, les fûts sont entreposés dans des puits 1 un peu plus larges qu'eux. Des tiroirs 2 normalement fermés isolent les puits 1 de l'extérieur mais sont ouverts quand un fût doit être entreposé ou extrait. Le dispositif de l'invention, qui est alors employé, comprend en particulier un système mécanique mobile dans le puits 1 et apte à descendre ou remonter le fût, qu'on appelle grappin 3, ainsi qu'une hotte 4 de transfert et de protection qui absorbe les radiations provenant du fût et qui repose sur l'ouverture du puits 1 pendant l'opération d'entreposage ou d'extraction. La hotte 4 contient une cavité assez vaste pour y loger le grappin 3 chargé du fût. D'autres éléments du dispositif de manutention, usuels, n'ont pas été rappelés ici. L'invention porte exclusivement sur le grappin 3. Les fûts 5 sont de forme généralement cylindrique et comprennent une face supérieure 6, une face inférieure 7, une face latérale périphérique 8 ; on peut aussi y relever un rebord 49 supérieur saillant vers le haut autour de la face supérieure 6 et qui correspond à la serte du couvercle dans la virole latérale. Le rebord 49 peut exister sous une autre forme lorsque le couvercle est vissé ou soudé, et présenter la même aptitude au centrage du grappin. On passe à la figure 2. Le grappin 3 est composé de plusieurs ensembles, dont le premier décrit est un système de préhension 9 du fût 5 dont le but est de l'élever légèrement avant de compléter la manutention. Il comprend un support 10, au moins une ventouse 11 (ici un groupe de trois ventouses 11 en cercle) , et une rotule 12 reliant un porte-ventouses 13 au support 10. Par ce moyen, les ventouses 11 peuvent être appliquées sur la face supérieure 6 du fût 5 même si elle se trouve être inclinée, sans que le support 10 doive être basculé de façon erratique. La suite de la description est entreprise au moyen de la figure 3. La rotule 12 et le support 10 sont suspendus à une colonne 14, elle-même suspendue à un câble 15 manipulé de l'extérieur par l'intermédiaire d'un capteur d'effort 16. La colonne 14 porte aussi un plateau supérieur 17. Un autre élément du grappin 3 est un système d'accrochage 18 du fût 5 et qui comprend au moins un bras 19 vertical (ici, un groupe de trois bras 19 en cercle, mais dont un seul est illustré) suspendu à un plateau mobile 20. Le plateau mobile 20 coulisse sur la colonne 14 au moyen d'une vis à billes 21 dont les extrémités supérieure et inférieure sont retenues dans le plateau supérieur 17 et le support 10. Un moto- réducteur 22 monté sur le plateau supérieur 17 fait tourner la vis à billes 21 au moyen d'une transmission à courroie 23. Une règle graduée 24 est aussi montée entre le plateau supérieur 17 et le support 10 parallèlement à la vis à billes 21, et un capteur de position 25 monté sur le plateau mobile 20 permet de suivre les mouvements de celui-ci en direction verticale. La description porte maintenant sur les figures 3, 4 et 5. Les bras 19 embrassent le fût 5, le rayon de leur cercle étant un peu plus grand que celui de la face périphérique 8. Leur hauteur est aussi un peu plus grande que celle de la face périphérique 8. Un doigt 26 qu'ils portent sous eux vient au-dessous de la face inférieure 7 du fût quand le grappin 3 a été complètement descendu. Les doigts 26 se déploient entre une position repliée où ils s'étendent tangentiellement, dans le cercle des bras 19, et une position active où ils s'étendent radialement , sous le fût 5. Ils sont montés sous les bras 19 par des charnières 27 qui permettent de les tourner, et leur mouvement de rotation est commandé par l'intermédiaire d'une tige 28 qui s'étend verticalement jusqu'au-dessus du bras 19, où elle se termine en un levier 29 qu'un vérin 30 fait tourner par une bielle de commande 31. Ces deux derniers éléments sont montés sur un support appelé tuile 32, lui-même monté sur un chariot de guidage 33, coulissant sur une glissière de section appropriée 34 montée sur le plateau mobile 20. La tuile 32 et le chariot de guidage 33 sont déplacés par un vérin 35. Le même dispositif est présent pour chacun des trois bras 19, afin de pouvoir faire varier à volonté le rayon du cercle qu'ils l'embrassent. Le grappin 3 pourra ainsi être descendu dans des puits étroits ou s'adapter à des fûts 5 de diamètres variés. Un autre élément du grappin 3 est un dispositif de centrage 36 apparaissant à la figure 6, monté sur le porte-ventouses 13 et qui comprend un vérin 37, une couronne 38 tournant sur le porte- ventouses 13 et un trio de doigts 39 articulés par une extrémité intérieure à la couronne 38 et, par le milieu, au porte-ventouses 13 : l'articulation à ces endroits est cependant mobile et comprend un pivot 40 fixé au porte-ventouses 13 et pouvant coulisser dans une fente 41 établie dans la longueur du doigt 39. La rotation de la couronne 38 opérée par le vérin 37 modifie l'orientation des doigts 39 et la position radiale de leur extrémité extérieure. Le déploiement des doigts 39 continue jusqu'à ce que tous touchent le rebord 49 du fût 5 et qu'un centrage du système de préhension 9 et surtout du système d'accrochage 18 au fût 5 soit obtenu. Voici comment le fût 5 est saisi quand il se trouve dans le puits 1 (le procédé serait identique dans d'autres lieux) . Le grappin 3 est descendu dans le puits 1 jusqu'à ce que le système de préhension 9 arrive sur la face supérieure 6. Le système de centrage 36 est mis en marche, puis les ventouses 11 sont actionnées . Le grappin 3 est légèrement remonté pour soulever le fût 5. Le système d'accrochage 18 est alors mis en route, les bras 19 sont écartés puis descendus le long de la face périphérique 8, et enfin les doigts 26 sont déployés et les bras 19 resserrés. Le fût 5 est alors fermement saisi et peut être remonté sans crainte d'une défaillance des ventouses 11. Il est à remarquer que les doigts 26 retiennent la face inférieure 7 du fût 5 si elle s'est ouverte et bâille. Un aspect important et déjà mentionné de l'appareil est la possibilité d'effectuer des inspections pour décider si l'extraction, du fût 5 peut se faire sans risque ou sans dommage. On revient à la figure 3. De l'éclairage est apporté par un générateur de lumière 40 monté sur le plateau supérieur 17 et apte à illuminer la surface du fût 5 par un réseau de fibres optiques 44. Les images de la face supérieure 6 du fût 5 sont prises par une caméra 42 (cf. aussi à la figure 2) montée dans le fond de la colonne 14 et dirigée vers le bas, formant une source lumineuse annulaire 43 qui fournit l'éclairage nécessaire de la face supérieure 6 étant établie autour d'elle. Les fibres optiques 44 s'étendent dans chacun des bras 19 jusqu'en dessous de ceux-ci, et sont aussi reliées à des endoscopes ou fibroscope 45 montés sur les tuiles 32. L'éclairage et l'examen de la face périphérique 8 puis de la face inférieure 7 deviennent possibles à mesure que le bras descend le long de celle-là puis au-dessous de celle- ci . Bien d'autres modes de réalisation de l'appareil sont possible. Les ventouses 11 pourraient par exemple être remplacées par d'autres moyens de saisie électromagnétiques ou mécaniques . Le système d'éclairage peut utiliser des micro-lampes ou des LED. Le système de vision intégré dans le bras 19 peut être intégré directement la caméra d'un vidéo—endoscope .

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif de saisie et de levage d'un fût (5) de forme sensiblement cylindrique et comprenant une face inférieure (7), une face supérieure (6) et une face périphérique (8) , comprenant un système de préhension du fût par la face supérieure, au moins un bras mobile (19) verticalement par rapport au système de préhension (9) et à côté de la face périphérique, et au moins un doigt (26) disposé sous le bras et mobile au-dessous de la face inférieure, caractérisé en ce que le système de préhension comprend un mécanisme de centrage (36) comportant des doigts (39) s 'écartant radialement .
2) Dispositif de saisie et de levage d'un fût selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de préhension (9) est suspendu à une colonne (14), le bras (19) est suspendu à un plateau (20) coulissant sur la colonne (14), et un système élévateur (21, 22, 27) règle la hauteur du plateau sur la colonne.
3) Dispositif de saisie et de levage de fût selon la revendication 2, caractérisé en ce que le plateau porte un chariot (32) glissant radialement, auquel le bras est suspendu, et un moyen de commande de glissement du chariot. 4) Dispositif de saisie et de levage de fût selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chariot porte un moyen de mise en rotation (29, 30, 31) du doigt (26), et en ce que le doigt est monté tournant sur le bras et relié au moyen de mise en rotation par une tige (28) située sur le bras. 5) Dispositif de saisie et de levage de fût selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de préhension (9) comprend un support (10) , au moins une ventouse (11) , et une rotule (12) de montage de la ventouse sur le suppor .
6) Dispositif de saisie et de levage de fût selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'examen du fût .
7) Dispositif de saisie et de levage de fût selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'examen du fût comprennent des moyens (44) situés sur le bras (19) , et des moyens (41, 42) situés au système de préhension (9) .
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