Устройство для аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам герметизации повреждений, возникающих в контейнерах с экологически опасными материалами или средами, преимущественно на объектах атомной техники. Использование предлагаемой полезной модели позволит обеспечить полную герметизацию повреждений в контейнерах, обеспечивающую безопасность его транспортировки с места аварии, при использовании дистанционных робототехнических комплексов на всех этапах работы. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство для аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами, включающее два ограничительных элемента, выполненных с возможностью образования при их сопряжении цилиндрической полости, размеры которой превышают размеры поврежденного контейнера на величину зазора, а также с возможностью заполнения зазора и пустот контейнера герметизирующей композицией, отличающееся тем, что устройство снабжено парой симметрично расположенных корпусов, а каждый ограничительный элемент связан с соответствующим корпусом через рычаг и шарнирно закреплен на одном конце соответствующего рычага, на другом конце каждого рычага выполнено отверстие перпендикулярно оси его поворота, ограниченного пределами упоров, выполненных симметрично на рычагах и корпусах, дополнительно снабжено парой фиксаторов, выполненных в виде подпружиненных стержней, установленных в отверстие соответствующего ему корпуса с возможностью обеспечения соосности отверстию в соответствующем рычаге. 3 з.п.ф., 3 илл.

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам герметизации повреждений, возникающих в контейнерах с экологически опасными материалами или средами, преимущественно на объектах атомной техники (AT).

При аварийных ситуациях, связанных с поломками тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), то есть с нарушениями герметичности оболочек их стержней, во избежание просыпей радиоактивного вещества ТВЭЛов, герметизируют поврежденный участок ТВЭЛа, прежде чем производить его транспортировку с места аварии.

В случаях, когда присутствие человека недопустимо в зоне работы, например, из-за высокого уровня радиации, необходимо использовать дистанционно управляемые устройства.

Известны способы и устройства, предназначенные для использования при ремонте тепловыделяющих сборок ядерного реактора (например, патенты РФ 2249866, кл. G21С 19/33, публ. 2004 г; 2268812, кл. В23К 11\04, публ. 2004 г; 2127457, кл. G21С 3/10, публ. 1999 г). Указанные технические решения в обязательном порядке основаны на использовании сварочных процессов.

В условиях аварийной ситуации, связанной с нарушением герметичности ТВЭЛа и удаление его с места аварии использование указанных технических решений не допустимо.

Известна полезная модель «Устройство для аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами» (пат. РФ 10400, кл. С09К 3\12, публ. 1999 г). Данное устройство включает ограничительный элемент, ограничивающий зону повреждения с образованием замкнутой полости, герметизирующую композицию, элементы фиксации ограничительного элемента, который выполнен составным из жесткого и гибкого ограничительных элементов. В качестве жесткого ограничительного элемента устройство содержит цилиндрическое кольцо, охватывающее контейнер по образующей, в случае расположения повреждений на его боковой поверхности и\или снабжено соединенным с ним днищем с образованием детали в виде полого стакана, которая охватывает контейнер с торца в случае расположения повреждения на торцах контейнера, при этом цилиндрическое кольцо установлено над зоной повреждения с зазором относительно контейнера посредством фиксирующих элементов, а зазор перекрывает гибкими ограничительными элементами по наружным краям цилиндрического кольца, герметично соединенным с одной стороны с цилиндрическим кольцом, а с другой - с боковой поверхностью контейнера с образованием герметичной полости, при этом в цилиндрическом кольце выполнены сквозные отверстия для заливки герметизирующей композиции. Кольцо может быть выполнено разъемным.

К причинам, препятствующим использованию известного устройства относится необходимость применения специального приспособления для заливки герметизирующей композиции, работа с которым может потребовать дополнительного манипулятора при выполнении герметизации контейнера без присутствия человека в зоне радиационного инцидента.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание устройства для аварийной герметизации повреждений в контейнерах с использованием дистанционно-управляемого робототехнического комплекса.

Наиболее близким техническим решением является полезная модель по патенту РФ 10400, которая и выбрана в качестве прототипа.

Использование предлагаемой полезной модели позволит обеспечить достижение следующего технического результата:

- полная герметизация повреждений в контейнерах, обеспечивающая безопасность его транспортировки с места аварии;

- использование дистанционного робототехнического комплекса на всех этапах работы;

- упрощение процесса герметизации, а следовательно, сокращение времени проведения работ, поскольку отпадает необходимость в специальном приспособлении для заливки композиции.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство для аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами, включающее два ограничительных элемента, выполненных с возможностью образования при их сопряжении цилиндрической полости, размеры которой превышают размеры поврежденного контейнера на величину зазора, а также с возможностью заполнения зазора и пустот контейнера герметизирующей композицией, отличающееся тем, что устройство снабжено парой симметрично расположенных корпусов, а каждый ограничительный элемент связан с соответствующим корпусом через рычаг и шарнирно закреплен на одном конце соответствующего рычага, на другом конце каждого рычага выполнено отверстие перпендикулярно оси его поворота, ограниченного пределами упоров, выполненных симметрично на рычагах и корпусах, дополнительно снабжено парой фиксаторов, выполненных в виде подпружиненных стержней, установленных в отверстие соответствующего ему корпуса с возможностью обеспечения соосности отверстию в соответствующем рычаге.

Для обеспечения удобства монтажа устройства корпус может быть выполнен в виде струбцины.

Для обеспечения технологичности фиксатор, выполненный в виде стержня, снабжен центральным отверстием под размер пружины.

Для проведения герметизации разрушенных контейнеров без присутствия человека в зоне аварии с использованием робототехнического комплекса устройство выполнено с возможностью установления его на губках схвата манипулятора робота.

Внутреннюю поверхность ограничительных элементов рекомендуется снабжать антиадгезионным слоем для упрощения очистки устройства после завершения процесса герметизации.

В качестве герметизирующей композиции предпочтительно использовать пеногерметик на основе силикона.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено устройство для герметизации (в разрезе), установленное на губках схвата робота, приготовленное к транспортировке к месту аварии. Герметизирующая композиция занимает горизонтальное положение.

На фиг.2 изображено устройство для герметизации (в разрезе), установленное на губках схвата робота, приготовленное к герметизации путем обжима поврежденного контейнера (с пустотами). Герметизирующая композиция занимает вертикальное положение.

На фиг.3 изображено устройство для герметизации (в разрезе), установленное на губках схвата робота, в момент обжима контейнера.

Герметизирующая композиция заполняет зазор и все пустоты в поврежденном изделии.

Возможность промышленного применения предлагаемого устройства подтверждается следующим примером конкретной реализации.

Устройство для аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами включает два ограничительных элемента (1, 2), выполненных в виде полых цилиндров, которые при их сопряжении образуют цилиндрическую полость. Размеры цилиндрической полости превышают размер поврежденного контейнера на величину зазора (3, 4). Каждый из ограничительных элементов (1, 2) установлен на соответствующих корпусах (5, 6), закрепленных на соответствующих симметричных двух губках (33, 34) схвата робота (на чертеже показан условно).

Каждый ограничительный элемент (1, 2) связан с соответствующим корпусом (5, 6) посредством рычага (7, 8) и шарнирно закреплен на одном его конце. На другом конце каждого рычага (7, 8) выполнено отверстие (9, 10) перпендикулярно оси его поворота (11, 12). Поворот рычагов (7, 8) ограничивается упорами (13, 14 и 15, 16) на рычагах (7, 8) и упорами (17, 18) на корпусах (5, 6), при этом функцию упоров (19, 20) могут выполнять и сами корпуса (5, 6). Устройство снабжено парой фиксаторов (21, 22), выполненных в виде пружин (23, 24). Каждый из них установлен в отверстии (25, 26) соответствующего ему корпуса (5, 6) с обеспечением соосности отверстию (9, 10) в соответствующем рычаге (7, 8). Для обеспечения герметизации внутреннюю поверхность обоих ограничительных элементов (1, 2) в виде полых полуцилиндров покрывают адгезионным слоем (27, 28). Например, используют в качестве разделительного слоя нетканое полотно на основе полипропиленовых волокон или вискозных и полиэфирных волокон. Можно также использовать антиадгезионные смазки. Герметизирующая композиция заливается в ограничительные элементы (1, 2) с антиадгезионными слоями (27, 28). Объем композиции (29, 30) определяют расчетным путем, чтобы обеспечить заполнение всех пустот (31) в поврежденном контейнере (32) и технологических зазоров (3, 4). Устройство подготовлено для проведения герметизации контейнера (32) для получения единого загерметезированного монолита.

Работает устройство следующим образом.

Устройство, включающее ограничительные элементы (1, 2) с антиадгезионными слоями (27, 28) установлено на губках (33, 34) схвата робота. Элементы (1, 2) заполнены герметизирующей композицией (29, 30), выбранной из числа силиконовых компаундов и герметиков: «Виксинт» или «Пентэласт».

При этом элементы (1, 2) занимают крайнее верхнее горизонтальное положение, касаясь краями друг друга (фиг.1), и закреплены на корпусах (5, 6), выполненных в виде струбцины. Рычагами (7, 8) и упорами (15, 16) это положение фиксируется. В этом положении предлагаемое устройство транспортируется к месту аварии. После этого губки (33, 34) схвата робота раздвигаются и ограничительные элементы (1, 2) разворачиваются (фиг.2) и занимают вертикальное крайнее нижнее положение. Дальнейшее раздвижение невозможно из-за упоров (12, 14) и корпусов (5, 6), выполняющих функцию упоров в точках (19, 20).

Герметизирующая композиция (29, 30) густой консистенции медленно перетекает вниз, но не выливается, так как губки (33, 34) схвата робота быстро совмещают элементы (1, 2), обжимая поврежденный контейнер (32) с пустотами (31).

На рис.3 изображено предлагаемое устройство в момент обжима.

Герметизирующая композиция занимает все пустоты (31) и зазор (3, 4), а контейнер (32) в результате герметизации принимает вид единого монолита (35).

После завершения герметизации поврежденного контейнера (32) губки схвата робота раздвигают элементы (1 и 2), удерживаемые в вертикальном положении подвижными фиксаторами (21, 22, 23 и 24) рычагов (7, 8), элементы (1, 2) отодвигаются от загерметизированного контейнера (35), при этом за счет антиадгезионного слоя (27, 28) в виде нетканого полотна легко обеспечивается отсоединение элементов (1 и 2) от загерметизированного контейнера (35).

Изготовлено предлагаемое устройство и проведены макетные испытания с условным контейнером.

В качестве герметизирующей композиции использовали «Виксинт».

Предлагаемая конструкция для аварийной герметизации повреждений в контейнерах при испытаниях обеспечила полную герметизацию условного контейнера. Применение дистанционного робототехнического комплекса на всех этапах работы, включая и заливку герметизирующей композиции, позволяет проводить работы в зонах с экологически опасными материалами и средами, когда присутствие человека недопустимо. Процесс герметизации упрощается, поскольку заливка и герметизация не требует дополнительного оборудования.

Испытания устройства показали, что достигнута полная герметизация, а, следовательно, обеспечивается безопасность транспортировки с места аварии

Результаты подтвердили работоспособность предлагаемого устройства при совокупности всех существенных признаков и обеспечение всех указанных технических результатов.

1. Устройство для аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами, включающее два ограничительных элемента, выполненных с возможностью образования при их сопряжении цилиндрической полости, размеры которой превышают размеры поврежденного контейнера на величину зазора, а также с возможностью заполнения зазора герметизирующей композицией, отличающееся тем, что снабжено парой симметричных корпусов, а каждый ограничительный элемент связан с соответствующим корпусом через рычаг и шарнирно закреплен на одном конце соответствующего рычага, на другом конце рычага выполнено отверстие оси его поворота, ограниченного пределами упоров на рычагах и/или корпусах, причем одна пара упоров выполнена в виде подвижных фиксаторов с пружинами и каждый из них установлен на соответствующем ему корпусе с возможностью «сопряжения» с соответствующей парой рычагов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью установления на губках схвата робота.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность ограничительных элементов снабжена антиадгезионным слоем.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве герметизирующей композиции используют пеногерметик на основе силикона.