устройство для размыва осадка и дезактивации

Формула изобретения

1. Устройство для размыва осадка и дезактивации, содержащее боковой патрубок, камеру подачи рабочей жидкости, приводной вал, моечную головку с соплом, отличающееся тем, что при помощи трубопровода, соединенного с боковым патрубком, камера подачи рабочей жидкости, включающая установленные через узлы уплотнения приводной вал и штуцер моечной головки, размещенные между собой соосно и соединенные посредством ребер, смонтирована непосредственно внутри емкости-хранилища, причем приводной вал соединен через подвижный подшипниковый узел с приводом изменения угла наклона сопла, а через шлицевое соединение, зубчатые шестерню и рейку - с приводом поворота сопла, которое установлено на оси моечной головки и соединено шарнирной тягой с поворотным наружным кольцом подшипника, размещенного на узле уплотнения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит систему управления, включающую персональный компьютер, микроконтроллер, модемы связи и программное обеспечение.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве приводов используют механизмы с возвратно-поступательным движением штоков и их позиционированием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к атомной промышленности в части переработки радиоактивных отходов, а именно к устройствам для струйного размыва осадка, скопившегося в емкостях - хранилищах радиоактивных отходов высокого уровня активности. Изобретение может служить одновременно для дезактивации внутренних поверхностей емкости и для перевода этого осадка во взвешенное состояние с целью дальнейшего его извлечения на переработку.

Известна конструкция моечного устройства для размыва осадка и дезактивации емкостей - хранилищ радиоактивных отходов, содержащего корпус со штуцером подвода дезактивирующего раствора, камеру подвода жидкости для размыва осадка и устройство ориентации сопла (см. Авторское свидетельство №1387731, кл. G 21 F 9/34, 1986).

К недостаткам описанного выше известного устройства относится то, что данное устройство при работе как в режиме размыва осадка на дне емкости, так и в режиме дезактивации может произвести только равномерную обработку струями всей поверхности. Поскольку емкости-хранилища представляют собой в основном подземные резервуары диаметром от 12 до 35 метров, то, безусловно, возникает необходимость размыва осадка и дезактивации отдельных мест емкости, что указанным устройством выполнить невозможно. Конструкция устройства ориентации сопла не обеспечивает достаточной степени надежности, т.к. при размыве брызги жидкости с нерастворимой твердой фазой (песком) могут привести к заклиниванию зубчатого зацепления.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является устройство (см. заявку №2002101861 A, G 21 F 9/00, опубл. 10.08.2003).

Устройство для размыва осадка и дезактивации содержит корпус, камеру, пульсопровод, привод поворота, подшипниковую опору, верхнюю и нижнюю моечные головки с соплами, которые посредством нагнетательных труб соединены с камерой подачи рабочей жидкости, снабженной впускным клапаном. Устройство также снабжено размещенными внутри подшипниковой опоры воздухораспределителем, приводным валом, штоком и трубопроводами сжатого воздуха и воды. На нижнем участке приводного вала, установленном подвижно через уплотнение в верхнюю нагнетательную трубу, смонтирована на оси верхняя моечная головка с соплом, к корпусу которой шарнирно присоединена тяга. Нижний конец тяги закреплен в подшипнике, установленном на верхней нагнетательной трубе. Сверху приводной вал закреплен в подвижном подшипниковом узле, присоединенном к приводу с возвратно-поступательным движением штока, и установлен узел на шлицевом соединении внутри зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с шестерней привода вращения.

При помощи указанного устройства недостаточно эффективно удаляется осадок с поверхностей. Кроме того, образуется большое количество жидких радиоактивных отходов.

Задачей изобретения является сокращение объемов рабочей жидкости, а, как следствие, - сокращение объемов жидких радиоактивных отходов и повышение степени радиационной безопасности.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей предлагаемого устройства, в повышении эффективности, надежности и безопасности его работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для размыва осадка и дезактивации, включающем боковой патрубок, камеру подачи рабочей жидкости, приводной вал, моечную головку с соплом, особенностью является то, что при помощи трубопровода, соединенного с боковым патрубком, камера подачи рабочей жидкости, включающая установленные через узлы уплотнения приводной вал и штуцер моечной головки, размещенные между собой соосно и соединенные посредством ребер, смонтирована непосредственно внутри емкости-хранилища, причем приводной вал соединен через подвижный подшипниковый узел с приводом изменения угла наклона сопла, а через шлицевое соединение, зубчатые шестерню и рейку - с приводом поворота сопла, которое установлено на оси моечной головки и соединено шарнирной тягой с поворотным наружным кольцом подшипника, размещенного на узле уплотнения.

Учитывая особые условия эксплуатации, устройство,

во-первых, отличается тем, что содержит дистанционную систему управления, состоящую из персонального компьютера, микроконтроллера, модема связи и программного обеспечения;

во-вторых, устройство отличается тем, что в качестве приводов используются механизмы с возвратно-поступательным движением штоков, снабженные позиционерами.

Размещение камеры подачи рабочей жидкости внутри емкости и соединение ее с боковым патрубком трубопровода позволяют использовать оборотный раствор при размыве осадка, снятии отложений со стенок и первичной дезактивации, сократив тем самым объем рабочей жидкости, и, как следствие, объем жидких радиоактивных отходов.

То, что приводной вал, установленный в камере подачи рабочей жидкости через узлы уплотнения, соосно соединен ребрами со штуцером моечной головки, на оси которой смонтировано сопло, соединенное шарнирно тягой с наружным кольцом подшипника, установленного на нижнем узле уплотнения камеры, а также то, что приводной вал через подвижный узел связан с приводом изменения угла наклона сопла, а через шлицевое соединение, зубчатые шестерню и рейку - с приводом поворота сопла - все это позволяет изменять угол наклона сопла в вертикальной плоскости и осуществлять поворот сопла в горизонтальной плоскости, что обеспечивает направление струи рабочей жидкости в любую требуемую точку емкости и повышает эффективность работы всего устройства.

Наличие у устройства системы управления, включающей персональный компьютер, микроконтроллер, модемы связи и программное обеспечение, позволяет осуществить дистанционное управление работой устройства, производить ориентацию сопла в необходимом направлении и его передвижение в непрерывном или дискретном режиме, что позволяет повысить уровень радиационной безопасности и эффективность работы устройства за счет рационального использования рабочей жидкости.

Использование в качестве приводов механизмов с возвратно-поступательным движением штоков, снабженных позиционерами, позволяет получить высокую точность ориентации сопла в емкости и, следовательно, повысить эффективность его работы.

На фиг.1 изображено устройство для размыва осадка и дезактивации, размещенное в емкости.

На фиг.2 изображена область соединения вала и штуцера.

На фиг.3 изображен разрез А-А устройства.

Устройство содержит камеру 1 подачи рабочей жидкости, соединенную трубопроводом 2 с боковым патрубком 3. На камере 1 установлены соосно верхний 4 и нижний 5 узлы уплотнения. Через верхний узел уплотнения 4 в камере 1 размещен вал 6, а через нижний узел уплотнения 5 - штуцер 7 моечной головки 8.

Вал 6 и штуцер 7 соединены между собой ребрами 9. На оси 10 моечной головки 8 установлено сопло 11, соединенное шарнирной тягой 12 с наружным кольцом подшипника 13, смонтированного на нижнем узле уплотнения 5.

Узлы уплотнения 4 и 5 изготовлены из антифрикционных материалов и служат также в качестве подшипников скольжения для вала 6 и штуцера 7.

Вал 6 подвешен на подвижном подшипниковом узле 14, который присоединен к приводу 15 изменения угла наклона сопла 11, снабженного позиционером 16. На валу 6 на шлицевом соединении установлена шестерня 17, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой 18, соединенной с приводом 19, снабженным позиционером 20 и служащим для поворота сопла 11.

Устройство монтируется на монтажном фланце 21, установленном на фланце проходки 22 в емкости-хранилище 23.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливается в емкость-хранилище 23, опираясь своим монтажным фланцем 21 на фланец проходки 22. Боковой патрубок 3 присоединен как к трубопроводу подачи свежей рабочей жидкости, так и к насосу, установленному в емкости-хранилище, обеспечивающему подачу оборотной рабочей жидкости.

Подаваемая через боковой патрубок 3 рабочая жидкость по трубопроводу 2 поступает в камеру 1 подачи рабочей жидкости, и далее через полости между ребрами 9, соединяющими вал 6 и штуцер 7, рабочая жидкость поступает в моечную головку 8 и сопло 11.

Необходимое изменение угла наклона сопла в вертикальной плоскости производится позиционером 16, при помощи которого последовательно задается требуемая величина выдвижения штока привода 15, вала 6 и штуцера моечной головки 8. Сопло 11, установленное на оси 10, при вертикальном перемещении моечной головки 8 и под воздействием шарнирной тяги 12 осуществляет поворот в вертикальной плоскости.

Поворот сопла 11 в горизонтальной плоскости осуществляется следующим образом. Позиционером 20 обеспечивается необходимое выдвижение штока привода 19 и соединенной с ним зубчатой рейки 18, находящейся в зацеплении с шестерней 17, которая через шлицевое соединение поворачивает вал 6, подвешенный в подвижном подшипниковом узле 14, на требуемый угол вокруг его оси.

Так как вал 6 жестко соединен с моечной головкой 8, последняя тоже поворачивается вокруг оси вместе с шарнирной тягой 12 и наружным кольцом подшипника 13, смонтированного на нижнем узле уплотнения 5.

При сложении движений сопла 11 от приводов 15 и 19 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 “мышки” на мониторе компьютера, но и осуществлять непрерывное или дискретное его перемещение по программе.

Таким образом, устройство может быть эффективно использовано для размыва осадка и обеззараживания поверхности от радионуклидов. При его использовании достигается повышение степени радиационной безопасности и образуется небольшое количество жидких радиоактивных отходов.