Устройство для дезактивации внутренних поверхностей

"диац ОПИ ИЗОБРЕТ И и К БАТЕН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(76) Зайцев Константин Игоревич; Климов Александр Всеволодович; Монеткин Михаил Викторович(54 УСТРОЙСТВО ДПЯ ДЕЗАКТИВАЦИИВНУТРЕНИИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ(573 Устройство предназначено для дезактивациивнуцинних поверхностей. емкостей и трубопроводов, а также может быть использовано для очисткиуказанных поверхностей от нерадиоктивных отложений. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса с фланцами и камеры с расположенными внутри них клапаном, клапанной пружиной, упором, поршнем-молотком, штоком с осевым и поперечными каналами молотковой пружиной, наковальней и вибропорцзнем, имеющем эллептическую поверхность. Устройство обеспечивает повышенную скорость очистки поверхностей от радиоактивных отложений при сохранении структурной целостности дезактивируемого материала, 1 з.п.ф-лы, 1 ил.- возможность попадания отработанного дезактивирующего раствора вместе с радиоактивными отложениями е окружающую среду, т.е, повышенная опасность работы устройства;- невозможность обработки с помощью данного устройства внутренних поверхностей длиннь 1 х трубопровадое, в особенности малых диаметрое,Известно также устройство для дезактивации емкостей, закрытых шахт, каньонов и т,п основанное на струйно-динамическом методе снятия радиоактивных отложений с загрязненных поверхностей и представляющее собой деа сопла, вращающиеся вокруг двух взаимно перпендикулярных осей за счет энергии истекающих струй жений происходит толька за счет эффекта кавитации.Преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с прототипом являются:- повышение производительности рагидромонитор), При этом перемещение струй е пространстве происходит таким образом, что они могут обработать всю внутреннюю поверхность сферы.К недостаткам данного устройства относятся:- невозможность дезактивации енутботы устройства за счет обеспечения возможности разрушения радиоактивных отложений не только утем создания колебаний давления в жидкой среде заполняюренних поверхностей малыхдиаметрав, т,к. щей обьем очищземых предметов, но и за Предлагаемое устройство относится кядерной технике и технологии, а точнее кдезактивации загрязненных радиоактивными отложениями поверхностей,Наиболее эффективно это устройствоможет быть использовано при дезактивации внутренних поверхностей емкостей итрубопроводов. Кроме того, устройство может быть использовано при очистке внутренних поверхностей емкостей итрубопроводов от различнаго типа нерадиоактивных отложений,Известна устройство для дезактивациипрочнофиксироеанных радиоактивных загрязнений с поверхностей помещений иоборудования, представляющее собой пароэжекционный распылитель. Принципдействия этого устройства основан на том,что кинетическая энергия одного потока пара или сжатого газа) используется для нагнетания второго - дезактивирующейжидкости, истекающей через сопла на очищаемую поверхность, Очистка поверхностей происходит под воздействиемдавления дезактивирующей жидкости нарадиоактивные отложения, В качестве рабочей дезактивирующей жидкости мо кет использоваться вода или специальныерецептуры десорбирующих растворов,Недостатками данного устройства являются:- необходимость использования в немпара или газа для создания потока дезактивирующей жидкости, т.е. неэкономичность; с помощью гидромонитора обеспечиваетсядезактивация поверхностей, находящихсяна расстоянии 1 - 6 м от точки подвеса;- невозможность дезактивации внутБ ренних поверхностей длинных емкостейбольших диаметров, т.к. точка подвеса гидромонитора является фиксированной,т.е. известное устройство непригодно длядезактивации трубопроводов, в большинстве случаев, применяющихся в ядерной технике,Наиболее близким па назначению и физико-механическому принципу действия кпредлагаемому устройству является ультра 5 звуковая ванна, которая с помощью имеющегося в ее составе вибратора создает вдезактивирующей жидкости чередованиесжатий и разряжений колебаний давления),При этом возникает эффект кавитации, за20 счет которого происходит разрушение идиспергирование е жидкую среду радиоактивных грязевых частиц и окисных пленок,находящихся на очищаемой поверхности. Вкачестве вибратора в данном устройстве исЖ пользуют звуковые излучатели, т,е. работаустройства осуществляется в режиме ультразвуковых колебаний,Недостатками известного устройстваявляются:ЗО - вазможность дезактивации толькосьемного контурного оборудования, т,е, невозможность дезактивации длинномерныхпредметов, 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 явлениекавитации приводит к образованию различ 40 ного рода раковин и каверн на металлических поверхностях и повторноеиспользование такого оборудования в условиях применения радиоактивных веществбудет сопряжено с повышенной опасностью45 для окружающей среды вследствие болеевероятной возможности аварии;- относительно невысокая производительность работы устройства, связанная стем, что разрушение радиоактивных отло 200319210 15 20 25 30 35 40 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 длинно- мерных 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. В исходном состоянии устройства (до включения насоса) давление дезактивирующей жидкости по обе стороны поршня-молотка 6 одинаковое (Р 1= Р 2). После включения наСоса давление дезактивирующей жидкости Р 1 будет возрастать по сравнению с давлением Р 2 Под действием этой разности давлений клапан 3, поршень- молоток 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 времени, произойдет размыкание клапана 3 с поршнем-молотком б и откроется входное отверстие осе. вого канала 8 штока 7, В резуль 1 ате этого давление Р 1 начнет падать, а давление Р; возрастать до их взаимного выравнивания, Уменьшение давления Р 1 приведет в действие клапанную пружину 4 в результате чего клапан 3 поменяет направление своео 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 Р 2, под действием которого, а также под действием сжатой молотковой пружины 10 поршень-молоток б, 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 б, штока 7 и вибропоршня 13, Смыкание поршня-молотка б и клапана 3 произойдет в тот момент, когда давления Р 1 и Рг выравняются, после чего весь цикл движений элементов устройства повторится. Однако, если в момент начального цикла движений элементов устройства давление Р 1 по сравнению с давлением Р 2 будет нарастать плавно и при перемещении поршня-молотка б не будет происходить его удара по наковальне 11 (смыкание поршня-молотка б с наковальней 11 будет происходить также плавно), то в момент окончания начального цикла движений (момент смыкания поршня-молотка 6 с клапаном 3) давление Р 1 уже будет возрастать скачкообразно за счет очень быстрого перекрытия входного отверстия осевого канала 8 штока 7 клапаном 3 (в результате смыкания давление Р 1 скачкообразно возрастет по сравнению с давлением Р 2 в 2 - 3 раза), Как уже говорилось цикл движений элементов устройства после смыкания пор. шня-молотка 6 и клапана 3 повторится, однако за счет скачкообразного повышения давления Р 1 движения поршня-молотка б, 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 1500- 3000 ударов/мин. Вибрация самого вибропоршня 13 в дезактивирующей среде будет вызывать в этой среде перепады давлений, благодаря которым и будет происходить разрушение радиоактивных отложений на2003192 40 50 55 дезактивируемой 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 между 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 дезактивирующей жидкой среде под действием вибропоршня 13. на указанные отложения оказывает разрушающее воздействие еще и вибрация самого корпуса очищаемой емкости, Вибрация корпуса емкости возникает под влиянием ударных воздействий, производимых поршнем-молотком б по наковальне 11, т.к, само устройство жестко соединено с очищаемой емкостью при помощи фланца 14, Кроме того, перепады давлений, возникающие в дезактиаирующей 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 Формула изобретения1, 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. клапанной пружиной,5 10 15 20 25 30 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 гидроудароа 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 (гидроудароа) 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 а 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,МТрапезников А,А. Дезактивация в ядернойэнергетике,М,; Энергоиздат. 1982, стр,164166,Шведов В,А, Седов В.М., РыбальченкоИ.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 е виде вибропоршня, расположенного на конце штока в камере,2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя поверхность вибропоршня имеет эллиптическую форму,