Устройство для дезактивации внутренних поверхностей

 

(в) RU (ii) 2ÎÎ3192 С1 (51) 5 G21F9 34

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

f —-ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЛЙ, . - : .:л

К ИАТЕНТУ (21} 5028672/25

{22} 25.0292 (46} 1511.93 Бюл. Йв 41-42 (76} Зайцев Константин Игоревич; Климов Александр Всеволодович; Монеткин Михаил Викторович (54} УСТРОЙСТВО ДПЯ ДЕЗАКТИВАЦИИ

ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

{57} Устройство предназначено для дезактивации внуцинних поверхностей. емкостей и трубопроводов, а также может быть использовано для очистки указанных поверхностей от нерадиоктивных отложений. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса с фланцами и камеры с расположенными внутри них клапаном, клаланной пружиной, упором, поршнем-молотком. штоком с осевым и поперечными каналами, молотковой лружиной, наковальней и вибролоршнем, имеющем эллептическую ловерхность. Устройство обеспечивает повышенную скорость очистки поверхностей от радиоактивных отложений лри сохранении структурной целостности дезактивируемого материала, 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

2903 192 — возможность попадания отработанного дезактивирующего раствора вместе с радиоактивными отложениями в окружающую среду, т.е. повышенная опасность работы устройства; — невозможность обработки с помощью данного устройства внутренних поверхностей длинных трубопроводов, в особенности малых диаметров.

Известно также устройства для дезактивации емкостей, закрытых шахт, каньонов и т.п., основанное на струй но-динамическом методе снятия радиоактивных отложений с загрязненных поверхностей и представляющее собой два сопла, вращающиеся вокруг двух взаимно перпендикулярных осей за счет энергии истекающих струй жений происходит только за счет эффекта кавитации.

Преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с прототипом являются: — повышение производительности ра(гидроманитор). При этом перемещение струй в пространстве происходит таким образом, что они могут обработать всю внутреннюю поверхность сферы.

К недостаткам данного устройства относятся: — невозможность дезактивации внутботы устройства за счет обеспечения возможности разрушения радиоактивных отложений не только путем создания колебаний давления в жидкой среде заполняюренних поверхностей малыхдиаметров, т.к. щей обьем очищземых предметов, но и за

Предлагаемое устройство относится к ядерной технике и технологии, а точнее к дезактивации загрязненных радиоактивными отложениями поверхностей, Наиболее эффективно это устройство может быть использовано при дезактивации внутренних поверхностей емкостей и трубопроводов. Кроме того, устройство может быть использовано при очистке внутренних поверхностей емкостей и трубопроводов от различнаго типа нерадиоактивных отложений, Известно устройство для дезактивации прочнофиксированных радиоактивных загрязнений с поверхностей помещений и оборудования, представляющее собой пароэжекционный распылитель. Принцип действия этого устройства основан на том, что кинетическая энергия одного потока (пара или сжатого газа) используется для нагнетания второго — дезактивирующей жидкости, истекающей через сопла на ачищаемую поверхность, Очистка поверхностей происходит под воздействием давления дезактивирующей жидкости на радиоактивные отложения, В качестве рабочей дезактивирующей жидкости мо кет использоваться вода или специальные рецептуры десорбирующих растворов, Недостатками данного устройства являются: — необходимость использования в нем пара или газа для создания потока дезактивирующей жидкости, т.е. неэкономичность; с помощью гидромонитора обеспечивается дезактивация поверхностей, находящихся на расстоянии 1 — 6 м от точки подвеса; — невозможность дезактивации внутренних поверхностей длинных емкостей больших диаметров, т.к. точка подвеса гидромонитора является фиксированной, т.е. известное устройство непригодно для дезактивации трубопроводов, в большинстве случаев, применяющихся в ядерной технике, Наиболее близким па назначению и физико-механическому принципу действия к предлагаемому устройству является ультразвуковая ванна, которая с помощью имеющегося в ее составе вибратора создает в дезактивирующей жидкости чередование сжатий и разряжений (колебаний давления).

При этом возникает эффект кавитации, за

20 счет которого происходит разрушение и диспергирование в жидкую среду радиоактивных грязевых частиц и окисных пленок, находящихся на очищаемой поверхности. В качестве вибратора в данном устройстве используют звуковые излучатели. т.е. работа устройства осуществляется в режиме ультразвуковых колебаний, Недостатками известного устройства являются: — вазможность дезактивации только сьемного контурного оборудования, т.е, невозможность дезактивации длинномерных предметов, а также крупногабаритных обьемных предметов без необходимости их деЗб монтажа и предварительной разборки; — разрушающее действие работы устройства на материал дезактивируемого оборудования, т.к. известно, что явление кавитации приводит к образованию различ40 ного рода раковин и каверн на металлических поверхностях и повторное использование такого оборудования в условиях применения радиоактивных веществ будет сопряжено с повышенной опасностью

Ж5 для окружающей среды вследствие более

- вероятной возможности аварии; — относительно невысокая производительность работы устройства, связанная с тем, что разрушение радиоактивных отло2003192

20

50 счет возникновения виброколебаний самого корпуса деэактивируемой емкости целенаправленно создаваемых предлагаемым устройством; — отсутствие разрушающего действия работы устройства на дезактивируемый материал, связанного с тем, что для работы устройства характерны более низкие по сравнению с ультразвуковыми частоты изменения гидродинамического давления в жидкой деэактивирующей среде, а следовательно и отсутствие явления кавитации; — возможность дезактивации длинномерных и крупногабаритных емкостей без необходимости их демонтажа и разборки.

Указанные преимущества предлагаемого устройства, изображенного на чертеже обеспечиваются за счет того, что устройство для дезактивации внутренних поверхностей содержит фланец 1, корпус 2, клапан 3, клапанную пружину 4, упор 5, поршень-молоток 6, шток 7, имеющий осевой канал 8, и поперечные каналы 9, молотковую пружину

10, наковальню 11, камеру 12, вибропоршень 13. фланец 14.

Устройство работает следующим образом.

Предлагаемое устройство с помощью фланца 14 крепится на очищаемой емкости, С помощью фланца 1 устройство подсоединяют к насосу (не показан) после чего емкость и внутренний объем устройства заполняют дезактивирующей жидкостью.

Сама очищаемая емкость имеет выходное отверстие для того, чтобы с помощью насоса можно было бы прокачивать через предлагаемое устройство и саму емкость дезактивирующую жидкость. B исходном состоянии устройства (до включения насоса) давление дезактивирующей жидкости по обе стороны поршня-молотка 6 одинаковое (Р1 = Pz). После включения наСоса давление дезактивирующей жидкости Р1 будет возрастать по сравнению с давлением Pz. Под действием этой разности давлений клапан 3. поршеньмолоток 6, шток 7 и вибропоршень 13 будут перемещаться в направлении движения перекачиваемай дезактивирующей жидкости (направление показано стрелками). При движении указанных элементов устройства будет происходить сжатие клапанной пружины 4 и молотковой пружины 10, которые не равнозначны по своим упругим.свойствам и подобраны таким образом, что по мере сжатия клапанная пружина 4 оказывает большее сопротивляющее действие клапану 3, чем молотковая пружина 10 — поршнюмолотку 6. За счет этого, начиная с определенного момента времен, произойдет размыкание клапана 3 с поршнем-молотком б и откроется входное отверстие осевого канала 8 штока 7. В резуль1ате этого давление Pl начнет падать, а давление Р; возрастать до их взаимного выравнивания.

Уменьшение давления Р1 приведет в действие клапанную пружину 4 в результате чего клапан 3 поменяет направление свое о движения на противоположное исходному.

Дезактивирующая жидкость устремившись через осевой канал 8 и поперечные каналы .9 штока 7 в нижнюю расположенную под поршнем-молотком 6 часть устройства обеспечит повышение давления Pz, под действием которого, а также под действием сжатой молотковой пружины 10 поршень-молоток

6, шток 7 и вибропоршень 13 также изменят свое движение на противоположное исходному, причем к моменту когда клапан 3 займет свое исходное положение все три вышеуказанных элемента устройства будут продолжать двигаться, т.е. возврат к исходному положению у клапана 3 произойдет быстрее, чем у поршня-молотка 6, штока 7 и вибропоршня 13. Смыкание поршня-молотка 6 и клапана 3 произойдет в тот момент, когда давления Р1 и Рг выравняются, после чего весь цикл движений элементов устройства повторится. Однако, если в момент начального цикла движений элементов устройства давление Р1 по сравнению с давлением Р будет нарастать плавно и при перемещении поршня-молотка 6 не будет происходить его удара по наковальне 11 (смыкание поршня-молотка 6 с наковальней 11 будет происходить также плавно), то в момент окончания начального цикла движений (момент смыкания поршня-молотка б с клапаном 3) давление Р> уже будет возрастать скачкообразно за счет очень быстрого перекрытия входного отверстия осевого канала 8 штока 7 клапаном 3 (в результате смыкания давление Р1 скачкообразно возрастет по сравнению с давлением Pz в 2 — 3 раза). Как уже говорилось цикл движений элементов устройства после смыкания поршня-молотка 6 и клапана 3 повторится, однако за счет скачкообразного повышения давления Р1 движения поршня-молотка 6, штока 7 и вибропорщня 13 в направлении движения перекачиваемой дезактивирующей жидкости будет носить ударный характер, т.е. ударный характер будут носить второй и последующие циклы движений, причем частота колебаний вибропоршня 13 при этом будет достигать величины 15003000 ударов/мин. Вибрация самого вибропоршня 13 в дезактивирующей среде будет вызывать в этой среде перепады давлений, благодаря которым и будет происходить разрушение радиоактивных отложений на

2003192

55 деэактивируемой поверхности, Работа устройства при этом будет протекать в режиме частот колебаний вибропоршня 13 меньших, чем частоты ультразвуковых колебаний. причем укаэанный режим работы будет обеспечиваться работой клапанной пружины 4, т.к. в случае отсутствия этой пружины при строго фиксированном положении клапана 3 время между моментами размыкания и последующего смыкания клапана 3 и поршня-молотка 6 будет значительно меньше, чем в случае наличия указанной пружины, а следовательно значительно возрастет и частота колебаний вибропоршня 13. Обеспечивая отжатие клапана 3 клапаннвя пружина 4 увеличивает расстояние мен<ду клапаном 3 и поршнем-молотком 6 в момент их размыкания, тем самым увеличивая время между моментами размыкания и смыкания, а следовательно и ограничивает веохний предел частоты колебаний вибропоршня 13.

Кроме того, помимо разрушающего действия на радиоактивные отложения гидравлических ударов, возникающих в деза,<тивирующей жидкой среде под действием вибропоршня 13. на указанные отложения оказывает разрушающее воздействие еще и вибрация самого корпуса очищаемой емкости, Вибрация корпуса емко:ти возникает под влиянием ударных воздействий, производимых поршнем-молотком 6 по наковальне 11, т.к, само устройство жестко соединено с очищаемой емкостью при помощи фланца 14, Кроме того, перепады давлений, возникающие в дезактивирующей среде, распространяясь в жидкости, как несжимаемой среде, также будут передавать виброколебания корпусу емкости. Наиболее эффективной для передачи виброколебаний корпусу очищаемой емкости будет конфигурация вибропоршня

13. изображенная на чертеже и имеющая

Ф о рмул а изобретен и я

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦИИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, включающее в себя вибрирующий элемент, отличающееся тем. что оно дополнительно . содержит корпус и камеру, снабженные крепежными фланцами с расположенными внутри клапаном. клапан ной и ружиной, 5

35 эллиптическую форму, т.к. распространение гидроуда ров будет происходить в направлениях, перпендикулярных касательным к каждой точке нижней поверхности вибропоршня 13. Вообще конфигурация нижней поверхности вибропоршня 13 может иметь различную форму (плоскую, коническую. усеченного конуса), при которой будет происходить передача виброколебаний корпусу очищаемой емкости, однако при эллиптической форме распространение гидроударов будет иметь наиболее равномерный характер по всему обьему емкости.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает очистку емкостей от радиоактивных отложений за счет создания перепадов давлений в дезактивирующей среде (гидроударов) и придания виброколебаний корпусу очищаемой емкости, причем режим работы устройства осуществляется при частотах меньших ультразвуковых.

Описанная совокупность признаков предлагаемого устройства не была выявлена в известных технических решениях аналогичного назначения.

Стендовые испытания показали, что одни и те же поверхности с помощью предлагаемого устройства очищаются в среднем в

15-1,7 раза быстрее, чем с помощью устройства прототипа при полном отсутствии дефектов в дезактивируемом материале.

Предложенное устройство может быть также использовано при очистке внутренних поверхностей емкостей и от нерадиоактивных отложений.

{56) Ямпелогова Н.И., Симановский Ю.М„

Трапезников А.А. Дезактивация в ядерной энергетике,М,; Энергоиздат. 1982, стр,164166.

Шведов В.А, Седов В.М., Рыбальченко

И.Л., Власов И,Н, Ядерная технология. М,:

Атомиздат, 1979, с.312-316. упором, поршнем-молотком, штоком, имеющим осевой и поперечныв каналы, молотковой пружиной и наковальней, причем вибрирующий элемент выполнен в виде вибропоршня, расположенного на конце штока в камере, 2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя поверхность вибропоршня имеет эллиптическую форму.

20D3192

Составитель К.Зайцев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор H.Ñåìåíîâà

Заказ 3236

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101