用于远距离处理的运输系统和装置 本发明涉及一种用于遥控一自动化区域或环境中负荷运动的系统。
许多情况下需要能够对一自动化区域(无人区)中的负荷进行处理和使之运动。这些负荷可能是危险的，无人区的环境可能可能会危及人的生命。然而，有时候环境不一定是有害的，而是不能有人从而使之保持无菌状态，例如加工药材料或电子设备的场合。
US-A-4 682 927描述了一种净化的传送系统，其中，用来制造电子设备的硅片轻质负荷通过一净化通道从一个净化室至另一个净化室。硅片在隧道中轮子上滚动的一被动运货小车上运输，该运货小车是由一电动机磁性联轴节驱动的，而电动机及其轮子驱动运货车位于净化隧道外部。然而，这仅对轻质负荷有用，并且被驱动的带轮子运货车的摩擦力相当小。
在核工厂中处理危险物质时，经常使用采用传统电动机驱动的运输装置或“小推车”，输送到电动机的电能是由一脐带式电缆提供的，并有一卷线机在小推车运动时放出连接电缆以及收起松驰的电缆。这种运输装置的缺点是，主驱动装置位于运动的小推车上，所以易受到环境中污染的影响。当推车驱动或动力供给失灵时，接下来回收元件以便维护或修理的费用是非常高的，这是因为在人接触之前，必须执行净化工序。而且，为了维护有人和无人区域之间界面的整体性，必须建造复杂而昂贵的瓶颈隔离装置以回收不合格的元件或进行通常地维修。
需要放在用于存放大量废品的所谓“洞穴”中移动的负荷通常约有4至5吨，有时重达10吨。
GB-A-958 974示出了用于在一带轮子的托架中运输设备或产品的系统，其中带轮子托架藉由通道外部的一磁性联轴节而在一防水通道中运动。
US-A-4 392 435示出了由所谓的直线电动机驱动装置驱动而在一封闭通道中运输材料的装置。此现有技术还描述了放射性燃料棒原料是悬浮在通道中并于其中加工的。
上述文献主要描述了在一由人控制的区域中经过或储存在封闭防水通道中的杂质“消毒”或危险物质，
本发明的一个目的在于提供一种装置，用于在一无人区中运输危险物质的运输系统，其中，诸如一小推车的运输组件具有最少量的可能在无人区中发生故障或需要频繁维护的活动部件。
根据本发明，提供了一种用于使危险负荷在一无人区中运动的运输系统的装置，所述装置包括：一跟随所述无人区中一预定路径的细长管道；管道内部是与所述无人区环境隔离的；在所述细长管道中可运动并且具有一整体的车辆驱动装置以顺着所述管道推动所述往复传送装置；在所述细长管道外部的从动推车装置，所述推车装置其中携带有效载荷；所述往复传送装置具有一连接到所述从动推车装置上的磁性联轴装置以使所述推车装置相对所述细长管道基本上与所述往复传送装置邻接；以及不需要对所述往复传送装置进行净化处理就可在一有人区中对其进行处理。
例如，无人区可以是所谓的“洞穴”，用于存放大量将存放和灌入重型不锈钢桶中的高度放射性废物，某些情况下这些废物可重达10吨，并且经常需要在洞穴中运动。
往复传送装置可以管道的一个端或两端或者在管道两端的中间位置上接近以便维修或维护。
有人区和无人区可由一适当的界面分开，例如具有适当保护性能的壁隔开。管道端部可突破界面从而从有人区可方便地接近。而无人区用于存放放射性物质，当然接近往复传送装置处必须采用放射性屏蔽罩。然而，管道内部将与无人区中的外部环境隔离，或者至少在该环境对人有危害的情况下应这样。
在处理有毒或其它危险物质的情况下，或者仅在不需要人类或生物出现的情况，有人和无人区的环境都可以如上所述的相互隔离。在后一种情况下，例如具有制药或“净化”设备时，无人区可具有一正大气压力以使净空气流到相邻的有人区中。
无人区例如可具有传统的混凝土或金属制成的水平地面，小推车可在其上运动，如轮子在地面上或带凸缘的轮子在轨道上。然而，小推车并不仅限于在支撑轮上运动，这将在下文中详细描述。管道可以是具有任何所需横截面形状的管子，例如圆形、矩形、椭圆形或菱形。然而，圆形和矩形截面在多数情况下是较常用的，这是因为这些形状更易于处理，例如通过形成曲线。
管道可支撑在无人区的地板上或其上方；嵌在地板中；悬在一层金属地板下方；或者从平顶悬挂。
然而，使导管定位或定向时，应至少使导管内部与无人区的环境不连通，因为这可能可为污染物进入无人区提供一条路径或反之亦然。当无人区的环境是有害的时，不与导管内部连通更是重要的。
尽管如此，当导管位于另一安全区域中的金属地板下方时，可以允许导管有一个槽，该槽至少沿导管纵向长度的一部分延伸以便电源供给到往复传送装置。在此结构中，金属地板可构成这样一种装置，即通过该装置可使导管内部与无人区环境隔离或分开。此想法将在下文中更详细地描述，
导管的材料可以是任一种非磁性材料，例如不锈钢材料。
导管将沿着预定的路径或通道经过无人区，并且还具有接头，这样可连接两根或多根导管以能够改变一个特定推车的运动方向。
大体上，往复传送装置包括装置和系统的动力部件上，其可为推车提供驱动装置，该推车是一被动装置，在往复传送装置的影响下运动。使往复传送装置在导管中运动的装置可以是任一种可满足本发明装置要求的装置。在一个实施例中，往复传送装置例如具有一车辆电动机/齿轮箱以驱动与导管内表面配合的轮子而提供运动。
在另一个实施例中，往复传送装置可具有一直线电动机以提供沿着导管的悬浮和/或平移，并且设有被动导向轮或滑动件以与导管内部配合。
在又一个实施例中，往复传送装置可由电磁铁所产生的磁吸力而悬在导管中，与所谓的磁性轴承使可转动轴悬挂的方式类似；并且采用类似的控制系统来将往复传送装置保持在导管或类似部件中的所需位置上，或者采用从动辊或滑动件将往复传送装置保持在所需位置上。沿导管的平移可由传统的电动机/齿轮箱/车轮驱动装置或由直线电动机装置进行。
当往复传送装置沿导管的平移由直线电动机装置提供时，铝材制成的反作用板可固定到或配合到导管上，
用于往复传送装置的电能和/或控制信号可由一脐带式电缆和有关的卷线设备提供，或者由位于导管中的汇流板/电轨提供，并且往复传送装置上的适当接触装置与其配合。
导管可制成为一组件形式，具有基本相同的部件，这些部件连接在一起以形成所需长度。另外，构成两根或多根导管连接的连接点或接头的部位也可设置成组件形式，并且具有适用于单个直线或弯曲段的共用连接结构。此类组件段还包括供电设备、例如汇流板。如果必要的话，连接结构还可包括有关的密封装置以保持来自无人区的导管内部的整体性。
推车可以由传统的轮支撑在例如用于导向的轨道上并在其上运行。尽管如此，推车可以由电磁悬浮装置悬挂。在前一种情况下，即轮子支撑的情况下，有较大摩擦力使推车运动，连接力分量需要相应较大的横向力分量以使推车通过往复传送装置运动。因而，直线电动机驱动装置和联轴装置都是较佳的。在后一种情况下，使用有电磁悬浮或悬挂的推车，需要相应较小的横向力分量以使推车运动，这是因为基本上没有摩擦力而只有惯性需要克服。因而，不同于直线电动机装置，仅由电磁悬挂或悬浮装置偶合连接就足够的了。作为一个常规，由电磁吸引所产生的横向力大约是吸引力的10％。优选悬浮或推悬浮的另一个原因是所产生的无摩擦空气间隙可使推车越过任何可能已落在导轨上以及可能由一轮子支撑推车带来的灰尘上。因而，除了来自轮子支承以及轮子与轨道接触的滚动摩擦阻力之外，还有由于废物无人区周围运动时随着时间而增加的灰尘堆集在轨道上。
推车藉由磁性装置可运动地连接到往复传送装置上，这样往复传送装置的运动可引起推车的相应运动。然而，实践中，此类磁性装置可包括一些可替代装置。例如，推车可由直线电动机装置连接到往复传送装置上，推车具有一反作用板而往复传送装置则有必要的直线电动机联轴节的线圈。推车可由直线电动机而与往复传送装置伴随一起悬浮地运动。还可设置多种其它的导向装置，如从动轮或游码或滑动件或导轮以机械导向或将推车保持在一较佳位置、状态或方向上。
推车另者也可由往复运动装置所携带的电磁块所产生的磁力而活动地连接到往复传送装置上，例如推车上的永磁铁或反作用铁芯的反作用。也可以在推车上配备包括如上所述的共同作用轮子与轨道的机械导向装置。
在另一个实施例中，推车可由磁性吸力作用而悬浮在导管周围。往复传送装置可具有设置于其本体中的电磁铁以使推车悬浮，如前一样可由类似的例如用于可转动轴悬浮的磁性轴承中的控制系统来进行控制。
根据本发明系统和装置可采用上述的推车、往复传送装置和导管结构的其它技术相容装置的任何组合。
本发明的一个主要优点在于仅推车暴露于无人区的有害环境中，并且在多数实施例中运动部件尽可能少，在某些实施例中除了可运动的往复单元本身之外不存在主动部件。所以，由于失灵较少以及维护要求少，所以可靠性增加、成本降低。然而，即使往复传送装置本身的可靠性与以前相同，但运输和处理系统的有效性仍大大提高，这是因为往复传送装置不需要净化程序，并且维护和/或修理更加便捷。由于与现有的系统和装置相比，人与受污染部件接触减少，所以还大大增加了安全性。具体地，本发明的装置可避免无人区中的不可靠的连接电缆及卷线装置。
由位于无人区并且在外部被遥控的起重机和/或操纵装置将负荷处理和放到推车上并从其上卸载。
为了更充分地理解本发明，以下参照附图对本发明的实例进行描述；其中：
图1是一示意结构，示出了本发明装置和系统的主要部件和其相互位置；
图2示出了导管另一种横截面形状；
图3A和3B示出了根据本发明装置第一个实施例的示意横截面端面图和一局部的剖切的侧视图；
图4示出了第二个实施例的示意横截面端视图；
图5示出了与图4类似的第三个实施例；
图6示出了本发明装置第四个实施例的示意端视图；
图7示出了沿图6中线7-7的平面图；
图8示出了与图6类似的第五个实施例；
图9示出了图8中往复传送装置和推车的驱动装置示意平面图；
图10示出了本发明第六个实施例的一段导管和部分驱动推车的往复传送装置；
图11示出了第六实施例设备的径向横截面图；
图12示出了图10所示往复传送装置有关的推车悬浮装置的纵向正视图；
图13示出了沿图12中线13-13的推车悬浮装置平面图；
图14示出了第六个实施例的推车悬浮装置中所用的电磁装置细节图；以及
图15示出了图10-14所示往复传送装置的悬浮磁铁的十字布置结构。
在附图中，类似的特征将采用共同的标号标示。
现参见图1，图中是根据本发明的系统和装置10的大致示意图。无人区12和有人区14由一界面、在此情况下是一壁16隔开。一导管18，其内部20从有人区14可接近，而无法从无人区12接近。在导管18内部是一可活动的往复传送装置22，其是由于经由一连接电缆24所输送的电能和控制信号而运动的(应当记住，也可如下文中所述的那样采用其它的提供能量和控制信号的装置)，电缆24一端具有一卷线装置26。电缆24和卷线装置26在有人区14中并且从有人区中可接近。往复传送装置22具有可使之在控制和磁性装置作用下经过导管18而使一推车28随往复传送装置运动的装置，这将在下文中结合多个实施例进行详细描述。推车在无人区12环境中运动以携带负荷30。
图2示出了可供选择采用的多种横截面形状的导管。
本发明的第一个实施例示出在图3A和3B中。在此实施例中，往复传送装置22包括一藉由直线电动机而悬浮并被驱动经过导管18的本体。使往复传送装置悬浮的2个线圈60(仅示出一个)放在往复传送装置的两端部，还设有一用于平移运动的线圈62(虽然线圈60也可提供平移运动)，并有一固定到导管18底面上的铝制反作用板64。往复传送装置还带有电磁铁66，可产生磁力线68，该磁力线可与推车28中的一个铁芯70连接以使推车平移。推车28由往复传送装置中的直线电动机线圈74支撑，而往复传递装置与推车中的一个铝制反作用板76共同作用(直线电动机74也可代替电磁铁66来提供平移运动)。从动导轮78设置在往复传送装置上。导轮78可与导管内表面上的诸如槽、轨道或凸缘(未示)协作以防止往复传送装置绕其轴线作不必要的转动。虽然推车28由直线电动机74悬浮和支撑，也可采用其它来防止推车绕其纵轴线转动或不稳定，例如轮子或滑动件(未示)。推车的运动是藉由往复传送装置上的电磁铁66和推车上的铁芯70之间的磁性关系而产生的。
图4示出了第二个实施例，其中往复传送装置22通过由往复传送装置中的电磁铁100、102和分别固定到导管18底面和推车底面上的铁芯104、106所提供的磁力线支撑而不与导管18接触。两组或多组电磁铁100、102可设置于往复传送装置本体的轴向上。由“A”和“B”标示的空气间隙可根据尺寸改变磁力线密度而由一仅由110示意地标出的适当控制系统不断变化地控制，用于控制的信号由一脐带式电缆(未示)输送。一适当的控制系统可以用可转动轴悬浮技术领域中的那些技术作为基础，如通常所知的磁性轴承。推车的支撑和往复传送装置和推车的平移可由任何适当装置提供，如先前实施例所述的直线电动机。
图5示出了第三个实施例，导管18具有椭圆形横截面，往复传送装置和推车的悬浮均由电磁铁所产生磁力线引力所产生的。由往复传送装置22中的一个电磁铁120所产生的磁力线与固定到导管18上平面124上的铁芯122连接，并且被吸到其上，因而使往复传送装置悬浮。还有两个电磁铁126、128藉助由铁芯130、132向上吸引推车28，而该二铁芯设置在推车的边缘部分134、136。导管18由在导管长度方向隔开的支柱140支撑在无人区12的地面138上。推车的反作用铁芯130、132可部分地包围导管而能够在相对推车和往复传送装置22的向内和向上方向上产生一纯作用力。如前所述的，控制系统、如为所谓的磁性轴承所采用的控制系统通过改变磁力线密度可用于控制往复传送装置、导管和推车之间的距离。
图6和7示出了根据本发明装置的第四个实施例150。该装置包括由不锈钢板制成的矩形导管152；一可与导管152一起运动的往复传送装置154；以及可基本上伴随往复传送装置一起沿着导管并其运动的推车156。图7的平面图为清楚起见省略了许多细节而大大简化了。导管152由支柱160支撑在地板158上方。往复传送装置154包括由轨道166上的带凸缘轮164引导的直线电动机162并且具有固定到导管152基部上的反作用板168。由带轮的直线电动机驱动装置所携带的是四个分别由上、下支撑臂172、174以悬臂方式牢固支撑的电磁铁170，推车156布置在导管152周围并且包括一上平台176，侧臂178从上平台176垂直悬下，短的水平臂180具有回路磁极182，该磁极作用于在导管152一部分下方延伸的电磁铁170，这样回路磁极182是与电磁铁170垂直对齐的。设置加强托架184、186用于增加牢度。管道的长度可略大于往复传送装置的整体长度，但不能到当较重负荷置于平台176上时其稳定性会削弱的程度。管道内侧上的汇流板192将电能和控制信号通过其上的发射器194传送到推车上。管道152结构上是一组件，并具有用于连接在一起的单元以使长度可延长，并且可跟随所需的路径经过一“洞穴”196，例如用于存放放射性废品的储槽。在管道中藉由平缓的曲线可产生方向变化。在静止状态，当电磁铁都不起作用时，短臂180的底面坐位于地板158上。在操作状态下，电磁铁170都被激励以吸引磁极182，因而可将推车从地面提起并且通过一仅示意地示出的198反馈环控制系统而以受控方式使之悬挂，该系统具有接近传感器200、202以使控制信号可以保持磁极片182上表面206和管道152下表面208之间的预定空气间隙204。由于推车156和负荷190都悬在空气中，所以基本上不存在使推车运动的摩擦分量，而由电磁铁170产生的力水平分量足以使推车和负荷相伴地运动。除了接近传感器200、202控制垂直空气间隙204之外，还有传感器210、212以使往复传送装置加速和减速，而使该装置的速度被控制在使往复传送装置基本上保持在推车之上并相对恒定的位置，即电磁铁170的磁场水平分量不会被使推车和负荷加速及减速时的惯性所超过，推车相对管道的横向位置控制是由安装于往复传送装置上的另四个电磁铁216(仅在图7中示出一个)和安装于推车上的回路磁极片218(在图7中仅示出一个)完成的。在一与控制系统198相通的反馈环中的传感器220、222可使推车和管道之间的空气间隙224保持基本恒定。
图8和9示出了根据本发明装置第五个实施例300的示意端视图和平面图。在此实施例中，该装置包括一管道302，含有一往复传送装置304以及在管道周围和往复传送装置上方的推车306。在此实施例中，往复传送装置304具有一直线驱动电动机308，该电动机在轨道312上的带凸缘导轮310上运行，并且藉由固定到管道302内表面上的一反作用板314实现驱动。管道安装于支柱316上以便接近管道外部横向底部。安装在往复传送装置304上的支撑结构320上的是直线电动驱动装置322。推车306具有一上平台324以接受一负荷326，侧臂328从上平台324垂直悬下，短横向臂330在管道横向外部下底延伸并且具有一固定于其上的直线电动反作用装置332。然而，在此实施例中，推车306不是以一空气间隙悬浮而是支撑在带凸缘的轮子334上，该轮子在地板338上的导轨336上运行。由轮子和轨道上的轴线所产生的摩擦力的增加和由于灰尘落于轨道上而引起的操作摩擦力的逐渐增加需要更强的驱动力，该力是由直线驱动电动机322、332向推车提供的。此实施例能够采用稍简单的控制系统，然而，可采用保证推车保持基本上与往复传送装置相伴运动的传感器340、342也可采用。在此实施例中，直线电动机驱动推车可在刹车过程中反向以使推车减速。
在上述实施例中，采用两个直线驱动电动机来驱动推车，一个直线驱动电动机用来驱动往复传送装置相对管道运动。然而，在上述实施例中，以及在参照图6和7所述的实施例中，可用一更传统的车辆电动机经过一齿轮箱和被动轮，以代替往复传送装置直线电动机驱动装置168、308。
图10至15同时示出了将在下文中描述的根据本发明的装置的第六个实施例的多个视图。该装置包括支撑在一支柱404上的圆柱形管道402，其中有一往复传送装置406和如图11所示的设置在管道外的推车408。该往复传送装置包括一中心驱动机车410，该车具有一直线电动驱动装置412，藉由固定于管道中的一反作用板414进行驱动，驱动机车410在反作用板上的导轮416上运行，这可防止往复传送装置在管道中转动；以及，位于驱动机车410前方和后方的电磁悬浮装置420、422，(图10仅示出了在管道402中的驱动机车410，图12示出了悬浮装置420、422，实际上在其间已设有驱动机车410)。悬浮装置420、422结构和功能基本上相同，并且各自包括四个成十字形布置的电磁铁424(在图14和15表示得更清楚，它们分别示出了两个和四个磁铁)。各电磁铁424还包括一框架426，其部分428是三角形截面的并且还构成U形电磁极片的桥形部分，三角形截面428可使四个电磁铁由隔离件430分隔地集中在一起，在图14和15中示出得更清楚。用于电磁铁424的线圈绕组由标号432示出。框架426还包括一在轴线438上转动的隔离导轮436，以将弯曲的电磁极片表面440保持与圆柱形管道402内表面的预定距离。用带444将前悬浮装置420和后悬浮装置422连接到中心传动机车410上。总的由450标出的控制系统设置在传动机车410上以按比例地将电能传送到电磁铁424上以使推车408悬浮。推车408包括一上平台460以接受一负荷462，一刚性框架包括垂直悬下的臂464和短的水平臂466，臂都由斜片468支撑以增加刚性。横片468还具有固定于其上的电磁回路磁极片470，其基本上与电磁铁424的表面440径向对齐。短的水平臂466具有与以柱404共同作用的低摩擦滑板472，以使推车相对往复传送装置和管道保持所需的径向定位。然而，滑板可用导轮或电磁铁代替，以保持恒定的间隙和推车所需的方向。供应给直线驱动电动机412和控制系统450的电能是由沿管道内侧延伸的汇流板476输送到传动机车410上的发送器(未示)上的。电磁铁424可由为使轴悬浮所采用的所谓磁性轴承的已知类型的控制系统控制。由电磁铁424所产生的磁场可使推车悬浮，以产生为推车基本上伴随往复传送装置运动而作无摩擦运动的基本上恒定的空气间隙。
参照图6和7所述的实施例中的传感器和控制系统也可用于第六个实施例中。由电磁铁424所产生的磁场的水平分量足以使推车带有较重的负荷一起运动，然而，推车不仅可以如上所述地由电磁铁浮起，而且可以与往复传送装置一起藉由往复传送装置和推车上的分离的直线电动机和反作用装置而平移。这也可应用于图6和7所示的实施例中。
从上述不具有限定作用的实施例中可以认识到，推车是除了管道外表面之外暴露于无人区环境中的本发明系统和装置的唯一一个部件。推车必须具有少量或没有可能意外失灵或需要频繁维护的主动部件。