Устройство для размыва осадка и дезактивации

Изобретение относится к ядерной технике и технологии обработки материалов с радиоактивным заражением, а именно к устройствам для обработки и удаления твердых радиоактивных отходов высокого уровня активности, скопившихся на дне емкостей-хранилищ РАО, перевода осадка во взвешенное состояние с целью дальнейшего его извлечения на переработку. Изобретение нацелено на повышение надежности и эффективности работы устройства по размыву осадка. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в ликвидации протечек через узлы уплотнения, снижении усилия на привод изменения угла наклона и поворота сопла от накапливания взвесей и снижении гидравлического сопротивления непосредственно в рабочем органе, а также в расширении зоны действия рабочей струи, то есть увеличение зоны обслуживания. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для размыва осадка и дезактивации, включающем трубопровод с боковым патрубком, сопло, соединенное шарнирной тягой с поворотным наружным кольцом подшипника, вал, присоединенный через подвижный подшипниковый узел к приводу изменения угла наклона сопла, а через шлицевое соединение, зубчатые шестерню и рейку к приводу поворота сопла, систему управления, включающую в себя персональный компьютер, микроконтроллер, модемы связи и программное обеспечение, особенностью является то, что к трубопроводу на разъемных соединениях присоединена штанга, внутри которой размещен вал, скрепленный с соплом, сообщающимся с трубопроводом рабочей жидкости посредством гибкого рукава. Учитывая особые условия эксплуатации, устройство отличается тем, что сопло содержит ребро с отверстиями, через которые к ребру посредством осей присоединены вал и шарнирная тяга.

Заявляемое устройство относится к ядерной технике и технологии обработки материалов с радиоактивным заражением, в частности к устройствам для дезактивационной обработки и удаления твердых радиоактивных отходов высокого уровня активности, скопившихся на дне емкостей-хранилищ РАО, перевода осадка во взвешенное состояние с целью дальнейшего его извлечения на переработку.

Из уровня техники известна конструкция устройства для размыва осадка и дезактивации емкостей-хранилищ радиоактивных отходов, содержащее, корпус со штуцером подвода дезактивирующего раствора, камеру подвода жидкости для размыва осадка, два вала, вращающихся с различными скоростями, и сопловый насадок с зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с колесом, установленным на валу, внутри моечной головки установлена труба, по которой перемещается золотник с фигурным вырезом (см. авторское свидетельство №1387731, Кл. G 21 F 9/34, 1986).

К недостаткам описанного выше известного устройства относится то, что при работе как в режиме размыва осадка на дне емкости, так и в режиме дезактивации, с его помощью можно произвести только равномерную обработку струями всей поверхности. Поскольку емкости-хранилища представляют собой в основном подземные емкости диаметром от 12 до 35 метров, то, безусловно, возникает необходимость размыва осадка и дезактивации отдельных мест емкости, что указанным устройством выполнить невозможно. Наличие на сопловой головке конического зубчатого зацепления и золотника внутри нее влечет за собой недостаточную надежность устройства, т.к. при размыве брызги жидкости с нерастворимой твердой фазой (песком) могут привести к заклиниванию зубчатого зацепления.

Известно устройство того же назначения, наиболее близкое к заявляемому по совокупности признаков, которым является устройство для размыва осадка и дезактивации, содержащее трубопровод с боковым патрубком, сопло, соединенное шарнирной тягой с поворотным наружным кольцом подшипника, вал, присоединенный через подвижный подшипниковый узел к приводу изменения угла наклона сопла, а через шлицевое соединение, зубчатые шестерню и рейку вал присоединен к приводу поворота сопла, кроме того, устройство снабжено системой управления и выбрано заявителем как прототип (см. патент РФ №2249868, Кл. G 21 F 9/28, F 04 F 1/02, 2003 г.)

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства относится то, что оно содержит узлы уплотнения и при длительной работе устройства возникают протечки, а при работе оборотными растворами, содержащими значительное количество взвесей, последние накапливаются в узлах уплотнения, что также приводит к снижению надежности работы устройства. Кроме того, поток рабочей жидкости, поступающей в камеру по трубопроводу, для выхода в зазор между ребрами вынужден изменять направление движения, что снижает эффективность работы устройств, а изменение угла наклона сопла в пределах 90 градусов не дает осуществить дезактивацию крышки емкости.

Задачей, на решение которой нацелено предлагаемое устройство, является повышение надежности его работы, а также расширение функциональных возможностей.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемой полезной модели:

- ликвидация протечек через узлы уплотнения,

- снижение усилия на привод изменения угла наклона и поворота сопла от накапливания взвесей,

- снижение гидравлического сопротивления непосредственно в рабочем органе

- расширение зоны действия рабочей струи, то есть увеличение зоны обслуживания.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для размыва осадка и дезактивации, включающем трубопровод с боковым патрубком, сопло, соединенное шарнирной тягой с поворотным наружным кольцом подшипника, вал, присоединенный через подвижный подшипниковый узел к приводу изменения угла наклона сопла, а через шлицевое соединение, зубчатые шестерню и рейку к приводу поворота сопла, систему управления, включающую в себя персональный компьютер, микроконтроллер, модемы связи и программное обеспечение, особенностью является то, к трубопроводу на разъемных соединениях присоединена штанга, внутри которой размещен вал, скрепленный с соплом, сообщающимся с трубопроводом рабочей жидкости посредством гибкого рукава.

Учитывая особые условия эксплуатации, устройство отличается тем, что сопло содержит ребро с отверстиями, через которые к ребру посредством осей присоединены вал и шарнирная тяга.

Присоединение к трубопроводу на разъемных соединениях штанги, внутри которой размещен вал, соединенный с соплом осью, установка на нижнем торце штанги подшипника, наружное поворотное кольцо которого присоединяется к соплу шарнирной

тягой позволили осуществить соединение трубопровода с соплом гибким рукавом, исключить из конструкции устройства камеру с узлами уплотнений, что позволило, в свою очередь, осуществлять установку устройства в емкость через проходки меньших диаметров, исключить протечки рабочей жидкости через узлы уплотнений и снизить гидравлическое сопротивление устройства, повысив, тем самым, эффективность и надежность работы устройства.

Соединение вала и шарнирной тяги с ребром, скрепленным с соплом и содержащим несколько отверстий для присоединения к нему шарнирной тяги, позволили осуществлять переустановку последней, что дало возможность увеличить угол поворота сопла в вертикальной плоскости, а, следовательно, расширить функциональные возможности устройства.

При исследовании заявителем отличительных признаков описываемого устройства не было выявлено из имеющихся патентных и научно-технических источников информации каких-либо аналогичных известных решений, характеризующихся признаками, идентичными всем существенным признакам данной полезной модели. Равно как, заявителем не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, фиг.2 и фиг.3. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в разрезе в крайних положениях сопла при размыве осадка, на фиг.2 - нижняя часть устройства в разрезе в крайних положениях сопла при дезактивации, на фиг.3 нижняя часть устройства при установке в емкость.

Устройство для размыва осадка и дезактивации содержит трубопровод подачи рабочей жидкости 1, соединенный с боковым патрубком 2. К трубопроводу 1 на разъемных соединениях 3 присоединена штанга 4, внутри которой на подшипниках скольжения 5 установлен вал 6. На нижнем торце штанги 4 установлен подшипник 7 с поворотным наружным кольцом 8. Сопло 9 имеет жестко прикрепленное к нему ребро 10 с отверстиями 11, 12, 13 и соединяется при помощи осей 14 и 15, установленных в отверстия 11 и 12, с валом 6 и шарнирной тягой 16 соответственно. Шарнирная тяга 16 другим концом присоединена к поворотному наружному кольцу 8 подшипника 7, установленного на штанге 4. Трубопровод 1 соединяется с соплом 9 гибким металлическим рукавом 17.

Вал 6 подвешен на подвижном подшипниковом узле 18, который присоединен к приводу 19, снабженному позиционером 20 и служащему для изменения угла наклона

сопла 9 в вертикальной плоскости. На вале 6 на шлицевом соединении установлена шестерня 21, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой 22, соединенной с приводом 23, снабженным позиционером 24 и служащим для поворота сопла 9 в горизонтальной плоскости.

Предлагаемое устройство монтируется в емкость 25 через проходку 26 следующим образом.

В зависимости от назначения устройства перед установкой в емкость 25 шарнирная тяга 16 соединяется осью 15 с отверстием 12 при размыве осадка, при этом сопло 9 будет направлено вниз на осадок, а при дезактивации - с отверстием 13, при этом обеспечивается направление сопла 9 вверх на обечайку и крышку емкости 25.

Перед установкой устройства в емкость 25 разъемное соединение 3, соединяющее трубопровод 1 и штангу 4, разъединяется, трубопровод 1 смещается вверх до устранения провисания гибкого рукава 17 и в таком состоянии устройство вводится в емкость 25 через проходку 26. После прохождения гибким рукавом 17 защитного перекрытия емкости 25 трубопровод 1 возвращается в исходное положение и скрепляется со штангой 4 разъемным соединением 3, при этом гибкий рукав 17 образует под перекрытием емкости петлю, позволяющую соплу 9 совершать повороты в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Устройство устанавливается в емкость-хранилище 25, опираясь своим монтажным фланцем 27 на фланец проходки 26. Боковой патрубок 2 присоединен, как к трубопроводу подачи свежей рабочей жидкости, так и к насосу, установленному в емкости-хранилище и обеспечивающему подачу оборотной рабочей жидкости на устройство.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.

Подаваемая через боковой патрубок 2 рабочая жидкость по трубопроводу 1 и соединенному с ним гибкому рукаву 17 поступает в сопло 9.

Изменение угла наклона сопла в вертикальной плоскости производится следующим образом. Позиционером 20 обеспечивается необходимое выдвижение штока привода 19 на задаваемую величину и перемещение соединенного с ним подвижного подшипникового узла 18 и подвешенного на последнем вала 6.

При вертикальном перемещении вала 6, сопло 9, зафиксированное шарнирной тягой 16, осуществляет поворот в вертикальной плоскости вокруг оси 15, установленной в отверстие 12 из положения 1 в положение 2.

Поворот сопла 9 в горизонтальной плоскости осуществляется следующим образом. Позиционером 24 обеспечивается выдвижение на задаваемую величину штока привода

23 и соединенной с ним зубчатой рейки 22, находящейся в зацеплении с шестерней 21, которая через шлицевое соединение поворачивает вал 6 подвешенный в подвижном подшипниковом узле 18 на требуемый угол вокруг его оси. При сложении движений сопла 9 от приводов 19 и 23 оно может быть направлено в любую точку емкости.

В качестве приводов могут быть использованы механизмы электрические прямоходные (МЭП) или пневмоцилиндры с позиционерами, позволяющие регулировать скорость передвижения штоков и производить их останов в заданном положении. Управление приводами осуществляется дистанционно компьютерной системой управления. Электрический сигнал от персонального компьютера поступает на программируемый микроконтроллер, а затем либо на электропневмораспределители, осуществляющие подачу сжатого воздуха на пневмоцилиндры или на реле, осуществляющее подачу напряжения на механизмы электрические прямоходные. Наличие компьютерной системы управления позволяет не только изменять направление сопла указателем мыши на мониторе компьютера, но и осуществлять непрерывное или дискретное его перемещение по программе.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что при использовании заявленного устройства выполнена следующая совокупность условий:

- устройство, воплощающее заявленную полезную модель, предназначено для использования в промышленности, а именно для дезактивационной обработки и удаления твердых радиоактивных отходов высокого уровня активности, скопившихся на дне емкостей-хранилищ РАО;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

- устройство для размыва осадка и дезактивации при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

1. Устройство для размыва осадка и дезактивации, содержащее трубопровод рабочей жидкости с боковым патрубком, сопло, соединенное шарнирной тягой с поворотным наружным кольцом подшипника, вал, присоединенный через подвижный подшипниковый узел к приводу изменения угла наклона сопла, а через шлицевое соединение, зубчатые шестерню и рейку - к приводу поворота сопла, систему управления, отличающееся тем, что к трубопроводу на разъемных соединениях присоединена штанга, внутри которой размещен вал, скрепленный с соплом, сообщающимся с трубопроводом рабочей жидкости посредством гибкого рукава.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сопло содержит ребро с отверстиями, через которые к ребру посредством осей присоединены вал и шарнирная тяга.