Вертикальный гидравлический пресс для компактирования в брикет бочки с твердыми радиоактивными отходами
Владельцы патента RU 2689477:
Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш") (RU)
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в радиохимической отрасли для упаковки твердых радиоактивных отходов в бочки перед их утилизацией или захоронением. Пресс содержит станину в виде верхней и нижней траверс, соединенных колоннами. На колоннах смонтирована подвижная траверса с центральным сквозным отверстием. На верхней траверсе установлен главный цилиндр, плунжер которого закреплен на подвижной поперечине. Снизу к подвижной поперечине прикреплен пресс-шток. Предусмотрены обойма и пресс-шайба, выполненные съемными с возможностью их замены. Обойма размещена в центральном сквозном отверстии подвижной траверсы и прижата кольцом, закрепленным снизу на подвижной траверсе. Пресс-шайба закреплена на пресс-штоке. Пресс снабжен кожухом из прозрачного поликарбоната и патрубками для вывода пыли. В результате обеспечивается возможность переналадки пресса для компактирования бочек разных размеров и увеличивается срок службы гидроцилиндров. 4 ил.
Изобретение относится к атомной энергетике, может быть использовано в радиохимической отрасли промышленности для упаковки твердых радиоактивных отходов в бочки перед их утилизацией или захоронением с уменьшением их обьема.
Существуют разные виды упаковок твердых радиоактивных отходов (ТРО), чаще всего на атомных электростанциях (АЭС) используются металлические бочки объемом равным 0,1 м3, 0,165 м3, 0,2 м3. В бочки прессуются ТРО на установках предварительного прессования. Затем закрытые наполненные бочки прессуются в брикеты (суперкомпактирование) и укладываются в окончательную упаковку - контейнер НЗК или бочку большим объемом. В Европе и России существуют множество видов установок - суперкомпакторов, но установки конкретно под один из видов первичных упаковок. Техническая проблема состоит в том, что если организации, эксплуатирующая оборудование, необходимо перейти на использование другого вида, объема упаковки, то требуются много времени и средств на переоборудование существующих установок.
Известен автоматический прессовый комплекс для брикетирования радиоактивных отходов (RU 2465667, G21F 9/36, 27.10.2012). Содержит вертикальный гидравлический пресс, координатный манипулятор мостового типа, а также систему программного управления. Мост манипулятора с кареткой, несущей захватное устройство, смонтирован на рельсовых путях. В пролете моста, представляющем рабочую зону манипулятора, размещены двухпозиционная передвижная платформа для подачи в пресс предварительно заполненных ТРО бочек и выдачи отпрессованных брикетов из-под пресса, стол-стеллаж для размещения комплекта бочек и стол-накопитель для размещения отпрессованных брикетов, передаточная тележка для подачи бетонного контейнера в позицию заполнения его брикетами и удаления его в зону складирования. В позиции передвижной платформы для установки бочки стационарно установлен центрователь бочек с пробойником отверстий в корпусе бочки. На штанге исполнительного механизма захватного устройства смонтирован измеритель толщины брикета.
Основными недостатками известного технического решения являются:
- невозможность прессования первичной упаковки разных диаметров, при выполнении ликвидационных работ на АЭС необходимы емкости разных диаметров, что позволит уменьшить затраты на изготовление нового оборудования или переналадку старого, а также сократить производственные площади;
- быстрый износ гидроцилиндров, по причине расположения патрубка для удаления пыли на верхней траверсе, пыль проходит через рабочие органы пресса;
- невозможность просматривать зону прессования, отсутствие визуального наблюдения, что может привести к аварии на АЭС и говорит о недостижении поставленного технического результата;
- отсутствие возможности поставки оборудования на линию.
Известно устройство для заполнения пакетов твердыми отходами, их уплотнения и упаковки (патент РФ №2111567, МПК G21F 9/36, 1998), содержащее размещенные в защитном корпусе узел упаковки, дозатор, связанный с дозатором с возможностью многократного уплотнения в пакетах дозируемых порций отходов пресс, включающий раму, состоящую из стянутых колоннами верхней и нижней поперечин, смонтированный на колоннах с возможностью перемещения от силовых цилиндров ползун с закрепленной в его нижней части гильзой, установленный на верхней поперечине главный силовой цилиндр, скрепленный с пресс-штемпелем, причем ползун выполнен с центральным сквозным отверстием, совпадающим с центральным отверстием гильзы и образующим с ним общую полость, а пресс-штемпель смонтирован с возможностью перемещения в отверстии ползуна и гильзы, в боковой стенке ползуна размещено загрузочное окно, состыкованное с питателем, толкатель которого соединен с вспомогательным силовым цилиндром.
Главным недостатком прототипа является невозможность получения брикета распрессовкой бочки с отходами.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому прессу является пресс для компактирования твердых отходом в бочке и распрессовки заполненной бочки с крышкой в брикет (RU 2453437, B30B 11/00, 20.06.2012). Это техническое решение принято в качестве прототипа.
Пресс, содержит раму, состоящую из стянутых колоннами верхней и нижней поперечин, смонтированный на колоннах с возможностью перемещения от силовых цилиндров ползун с закрепленной в его нижней части гильзой, установленный на верхней поперечине главный силовой цилиндр, скрепленный с пресс-штемпелем, причем ползун выполнен с центральным сквозным отверстием, совпадающим с центральным отверстием гильзы и образующим с ним общую полость, а пресс-штемпель смонтирован с возможностью перемещения в отверстии ползуна и гильзы, в боковой стенке ползуна размещено загрузочное окно, состыкованное с питателем отходов, отличается тем, что снабжен траверсой, размещенной над ползуном с возможностью перемещения по колоннам, на которой сверху закреплен плунжер главного силового цилиндра, а снизу прикреплен пресс-штемпель, главный силовой цилиндр снабжен нижним фланцем, на котором закреплены цилиндры, штоки которых скреплены с траверсой, опорной пятой, размещенной на нижней поперечине, и пресс-шайбой, приспособленной для установки на крышку бочки при распрессовке, при этом диаметр пресс-шайбы превышает диаметр бочки, внутренний диаметр гильзы превышает диаметр пресс-шайбы. Недостатками прототипа являются:
- невозможность прессования первичной упаковки разных диаметров, при выполнении ликвидационных работ на АЭС необходимы емкости разных диаметров, что позволит уменьшить затраты на изготовление нового оборудования или переналадку старого, а также сократить производственные площади;
- отсутствие возможности поставки оборудования на линию;
- невозможность просматривать зону прессования, в связи со стальным кожухом, а наличие видео-фиксации недостаточно, по причине образования пыли и наседании на поверхности видеокамеры, установлено опытным путем.
Указанные недостатки могут быть устранены при осуществлении заявленного изобретения.
Технической задачей заявляемого изобретения является создание универсального пресса, способного уплотнить отходы непосредственно в бочке и распрессовать заполненную отходами бочку, закрытую крышкой, в компактный брикет, соответственно уменьшить объем ТРО, обеспечить повышение безопасности и надежности работы оборудования.
Техническим результатом является пресс для поставки на линию обращения с РАО с контролем процесса прессования, с увеличением срока службы гидроцилиндров, а также с возможностью переналадки пресса для разных размеров и объемов металлических бочек (первичной упаковки ТРО) в компактный брикет.
Технический результат достигается за счет того, что пресс для компактирования в брикет бочки с твердыми радиоактивными отходами содержит станину в виде верхней и нижней траверс, соединенных колоннами, подвижную траверсу, смонтированную на колоннах с возможностью перемещения от гидроцилиндров и выполненную с центральным сквозным отверстием, пресс-шайбу, выполненную с диаметром, превышающим диаметр бочки, обойму, выполненную с внутренним диаметром, превышающим диаметр пресс-шайбы, главный цилиндр с плунжером, установленный на верхней траверсе, и подвижную поперечину, на которой сверху закреплен плунжер главного цилиндра, размещенную над подвижной траверсой с возможностью перемещения вдоль колонн посредством гидроцилиндров, пресс-шток, прикрепленный снизу к подвижной поперечине с возможностью перемещения в обойме, опорную пяту, размещенную на нижней траверсе, кожух, патрубки для вывода пыли, при этом главный силовой цилиндр выполнен с нижним фланцем, на котором закреплены гидроцилиндры перемещения подвижной поперечины, штоки которых скреплены с последней. Обойма и пресс-шайба выполнены съемными с возможностью их замены, при этом обойма размещена в центральном сквозном отверстии подвижной траверсы и прижата кольцом, закрепленным снизу на подвижной траверсе, а пресс-шайба закреплена на пресс-штоке. Соответственно достигается возможность переналадки пресса для разных размеров и объемов металлических бочек в компактный брикет. Для визуального наблюдения процесса, что обеспечивает контроль процесса прессования и своевременное предотвращение аварии кожух выполнен из прозрачного поликарбоната, с расположенными на противоположных сторонах двумя окнами с закрывающими их створками. Тележка с бочкой может проехать через пресс насквозь с любой стороны, что обеспечивает возможность поставки оборудования на линию. Патрубки для вывода пыли установлены на нижней траверсе в зоне прессования для равномерного удаления пыли непосредственно из зоны прессования, что обеспечивает увеличение срока службы гидроцилиндров, и повышение надежности работы оборудования в целом.
Для подтверждения указанного выше представляем описание заявленного конструктивного выполнения устройства.
Заявляемое техническое решение иллюстрируется следующими чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид пресса, на фиг. 2 - вид сверху на пресс, на фиг. 3 - в разрезе, на фиг. 4 - 3D-модель пресса.
Вертикальный гидравлический пресс для компактирования бочки (первичной упаковки), заполненной твердыми радиоактивными отходами в цилиндрический брикет, состоит из станины, которая включает верхнюю траверсу 1 и нижнюю траверсу 2, соединенные между собой колоннами 3 с концевыми и промежуточными гайками 4. Между колоннами смонтирована подвижная траверса 5 с возможностью перемещения от гидравлических цилиндров 6. В центре подвижной траверсы 5 выполнено отверстие под съемную обойму 7. Обойма 7 в подвижной траверсе 5 прижимается кольцом 8, которое крепится болтами 9 снизу подвижной траверсы 5. Подвижная поперечина 10 установлена между колоннами, перемещение подвижной поперечины 10 происходит за счет гидроцилиндров 11. На подвижной поперечине установлен пресс-шток 12, на котором закреплена съемная пресс-шайба 13 быстросъемными болтами 17. Корпус главного цилиндра 14 установлен на верхней траверсе 1. Плунжер 15 главного цилиндра 14 соединен с подвижной поперечиной 10 винтами 16, что позволит поднимать плунжер 15 гидравлическими цилиндрами 11.
Пресс содержит заменяемые обойму 7 и пресс-шайбу 13 под диаметры бочек объемом 0,1 м3, 0,165 м3, 0,2 м3. Зона прессования огорожена кожухом 18 из прозрачного поликарбоната. Пыль при прессовании удаляется непосредственно из зоны прессования через патрубки 19, 20 для вывода пыли, расположенные на нижней траверсе, необходимые для равномерного удаления пыли. В кожухе 18 на противоположных сторонах выполнены два окна 21, закрывающиеся створками. Тележка с бочкой может проехать через пресс насквозь с любой стороны.
Заявляемое устройство работает следующим образом:
В начале работы подвижная траверса 5 и подвижная поперечина 10 находятся в верхнем (исходном) положении. Закрытая бочка (первичная упаковка для ТРО) стоит на тележке. Тележка подкатывается под пресс в зону прессования. Подвижная траверса 5 с помощью гидроцилиндров 6 опускается вниз и обойма 7 обхватывает бочку снаружи по всей высоте. Подвижная поперечина 10, опускаемая гидроцилиндрами 11, начинает давить пресс-шайбой 13 на бочку и прессует ее в цилиндрический брикет. При уравнивании сил гидроцилиндров 11 и сопротивлении бочки срабатывает клапан наполнения главного цилиндра 14. В главный цилиндр 14 подается рабочая жидкость под большим давлением, усилие прессования возрастает и брикет уменьшается в объеме. При достижении максимального результата пресс-шайба 7 удерживается в таком положении 3-4 секунды, чтобы зафиксировать положение полученного брикета. Затем подвижная траверса 5 поднимается, при этом пресс-шток 12 выталкивает брикет из обоймы 7. Подвижная поперечина 10 поднимается в исходное положение. Тележка с готовым брикетом выкатывается из зоны прессования.
При замене на другой вид упаковки происходит замена обоймы 7 и пресс-шайбы 13:
Подвижную траверсу пресса 5 опускают на металлическую подставку, откручивают болты 9 с прижимным кольцом 8, которое удерживает съемную обойму 7, далее подвижную траверсу 5 поднимают и при подъеме обойма 7 остается на подставке.
На подставку устанавливают новую обойму 7 из комплекта оборудования необходимого размера и подвижную траверсу 5 опускают на нее. Устанавливают прижимное кольцо 8 и затягивают болтами 9.
Подвижную траверсу поднимают вверх, металлическую подставку убирают и проверяют надежность закрепления обоймы 7. Затем подвижную траверсу 5 опускают вниз до конца и ставят подставку на подвижную траверсу 5 так, что бы перекрыть отверстие в подвижной траверсе 5. Опускают пресс-шток 12 до подставки и откручивают быстросъемные болты 17 удерживающие пресс-шайбу 13. Меняют пресс-шайбу из комплекта оборудования на пресс-шайбу необходимого размера. Затягивают болтами 17 и при подъеме пресс-штока проверяют на надежность крепления.
Вертикальный гидравлический пресс для компактирования в брикет бочки с твердыми радиоактивными отходами, содержащий станину в виде верхней и нижней траверс, соединенных колоннами, подвижную траверсу, смонтированную на колоннах с возможностью перемещения от гидроцилиндров и выполненную с центральным сквозным отверстием, пресс-шайбу, выполненную с диаметром, превышающим диаметр бочки, обойму, выполненную с внутренним диаметром, превышающим диаметр пресс-шайбы, главный цилиндр с плунжером, установленный на верхней траверсе, и подвижную поперечину, на которой сверху закреплен плунжер главного цилиндра, размещенную над подвижной траверсой с возможностью перемещения вдоль колонн посредством гидроцилиндров, пресс-шток, прикрепленный снизу к подвижной поперечине с возможностью перемещения в обойме, опорную пяту, размещенную на нижней траверсе, кожух и патрубки для вывода пыли, при этом главный силовой цилиндр выполнен с нижним фланцем, на котором закреплены гидроцилиндры перемещения подвижной поперечины, штоки которых скреплены с последней, отличающийся тем, что обойма и пресс-шайба выполнены съемными с возможностью их замены, при этом обойма размещена в центральном сквозном отверстии подвижной траверсы и прижата кольцом, закрепленным снизу на подвижной траверсе, а пресс-шайба закреплена на пресс-штоке, кожух выполнен из прозрачного поликарбоната с расположенными на противоположных сторонах двумя окнами с закрывающими их створками, а патрубки для вывода пыли установлены на нижней траверсе в зоне прессования.
