УСТАНОВКА ОБЛУЧАТЕЛЬНАЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОУСАЖИВАЕМОЙ ПРОТИВОПУЧИННОЙ ОБОЛОЧКИ

Полезная модель относится к области радиационной технологии и может быть использована для модификации полимерных заготовок для последующего изготовления термоусаживаемой противопучинной оболочки и других термоусаживаемых изделий. Она может быть использована также для радиационной модификации полиэтилена и других полиолефинов в различных сочетаниях с химическими веществами, а также для исследований воздействия радиации на свойства различных материалов.
Радиационное воздействие с помощью установки с источником в виде гамма-квантов, является высокопроизводительным способом радиационной модификации полиэтилена и других полиолефинов. В основе технического решения проведения радиационной модификации изделий из полиэтилена и других полиолефинов в области применения в качестве противопучинных технологий при строительстве малозагруженных свайных основаниях в условиях существования пучинистых и мерзлых грунтов. При облучении полиолефинов и полиэтилена, в частности, лежит свойство изменения молекулярных связей материала под воздействием ионизационного излучения, а также физического уплотнения молекулярной структуры материала, что способствует возникновению в них более сложных пространственных структур, образованных поперечными связями между линейными цепями исходного состояния. Свойства полиолефинов, радиационно-модифицированных, зависят от условий модификации (энергии излучения, дозы, атмосферы, давления, температуры), а также от содержащихся в полиолефинах добавок. Поэтому, изменяя условия технологического процесса модификации, строения и структуры исходного полимера, можно подобрать оптимальные варианты, которые позволят получить широкий ассортимент новых, весьма ценных материалов. Особенно важными свойствами для использования облученных полиолефинов в качестве противопучинных материалов является свойство «памяти формы» - способности молекул к возвращению своей молекулярной решетки под воздействием предельных температур плавления, а также упрочнение материала до 3-х раз и повышение его износостойкости до 30 раз. Эти возможности открывают значительное использование облученных полиолефинов в качестве противопучинных материалов при строительстве свайных оснований в условиях наличия в грунтах морозного пучения, как результат объемного расширения воды (примерно на 9%), находящейся в грунтах до промерзания и дополнительно мигрирующей к границе промерзания в процессе перехода воды из жидкого состояния в твердое (лед).
Известна «Гамма - установка для радиационного облучения блочных объектов» (Автор(ы): Ванюшкин Б.М. (RU); Бухтев В.А. (RU); Ермаков В.В. (RU); Клочков Е.П. (RU). Патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (ФГУП ВНИИТФА) (RU). Заявка: (2004107724/06). Гамма-установка для радиационного облучения блочных объектов содержит камеру облучения с изотопными источниками излучения в облучателе, систему перемещения облучателя и объекта облучения в виде подвесного толкающего конвейера, систему управления и радиационной защиты. Изотопные источники в камере облучения помещены в два плоскостных облучателя, которые смонтированы параллельно друг другу с возможностью последовательного свободного прохождения блоков с объектом облучения вдоль всех сторон облучателя с обеспечением двухстороннего облучения.
Недостатком данной установки является сложность установки и соответственно значительная стоимость, ее низкая эксплуатационная безопасность, обусловленная возможностью возникновения аварийных ситуаций при развороте облучаемого объекта в камере облучения и необходимости поворотов объекта для достижения равномерного всестороннего облучения, а также необходимость наличия резервного хранилища для облучателя с радиоактивными источниками с целью обеспечения радиационной безопасности. Это обуславливает также высокую стоимость процесса радиационной модификации, что является основным экономическим показателем при производстве модифицированных полиолефинов. Наиболее близким по технической сущности аналогом, выбранным в качестве прототипа, является «Установка для радиационной модификации полимерных изделий и/или материалов» (Автор: Шестаков А.А. (RU). Патентообладатель: ООО «Полирад». Заявка: (2008111560/22). Описанное устройство, включает в себя три одинаковых металлических цилиндрических корпуса, установленных с зазором относительно друг друга и снабженных узлами крепления с совместным механизмом вращения. Указанные цилиндрические корпуса имеют в верхней части герметичные крышки, в которых установлены откачные клапаны для создания вакуума и закачки инертного газа в полость. В центральном пространстве между цилиндрическими корпусами устанавливается изотопный облучатель удлиненной формы с размерами, обеспечивающими ионизирующее излучение по всей длине поверхности цилиндров. Совместный механизм вращения обеспечивает равномерное воздействие двигателя на три цилиндрических корпуса за счет единой системы цепной передачи. Скорость вращения цилиндров вокруг своей оси выполняется в целях равномерного значения поглощенной зоны и определяется параметрами кинематической схемы вращения и системой механизма подачи. Физической защитой персонала от вредного воздействия ионизирующего излучения гамма-установки является вода. Сами цилиндры и кобальтовый облучатель находятся в бассейне.
Недостатком данного устройства является не эффективное использование ионизационного излучения, созданного кобальтовым источником, что приводит к неоправданному длительному времени облучения полимерных трубных заготовок и появлению «теневого эффекта» - неоднородного показателя гель-фракции (показателя коэффициента поглощенной дозы полиолефинов), что приводит к появлению недооблученной продукции, и как следствие, приводит к получению бракованной продукции и длительному процессу обработки. Это также приводит к завышению стоимости проводимых работ по радиационной модификации полимерных заготовок из полиолефинов и повышению эксплуатационных затрат облучательной установки, необходимых для ее обслуживания.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение качества облучаемой продукции за счет максимального снижения коэффициента неоднородности облученного материала, что обеспечивает максимально эффективное использование полезного объема облучательной установки в целях получения радиационно-модифицированных полимерных заготовок для производства противопучинных термоусаживаемых изделий.
Предложенная полезная модель поясняется чертежами. На Фиг.1 и 2 схематично изображен общий вид установки облучательной для изготовления термоусаживаемой противопучинной оболочки.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для облучательной для изготовления термоусаживаемой противопучинной оболочки, включающей камеру для облучения с изотопными источниками излучения в облучателе, герметичные загрузочные устройства для размещения в них облучаемых объектов, систему вращения загрузочных устройств, в соответствии с предлагаемой полезной моделью загрузочные устройства и источники ионизирующего излучения (кобальт С60) расположены вокруг герметичных загрузочных устройств равноудаленно в следующей последовательности: один (или несколько) расположены в середине облучательной установки между загрузочными устройствами, остальные расположены по внешнему диаметру облучательной установки, располагаясь равномерно по ее периметру и максимально плотно друг к другу для максимально эффективного использования излучения облучателя.
Поставленная задача решается также тем, что в частном случае исполнения загрузочные устройства выполнены цилиндрическими с возможностью синхронного вращения вокруг своих осей, а источник ионизирующего излучения (кобальт С60) выполнен удлиненной формы, с размерами, обеспечивающими облучение загрузочных устройств по всей длине. Ввиду того, что длина противопучинных термоусаживаемых оболочек определяется длиной деятельного пучинного слоя и достигает до 3-х метров, то принимается, что высота герметичных загрузочных устройств и высота источники ионизирующего излучения (кобальт С60) выполняется до 3 метров.
Наиболее простым вариантом исполнения предложенной установки может быть вариант, в котором загрузочные устройства выполнены в виде трех цилиндрических корпусов диаметром до одного метра и высотой до 3-х метров. При этом все загрузочные цилиндры имеют единый механизм вращения, который обеспечивает равномерное вращение трех цилиндрических корпусов за счет единой системы цепной передачи. Вращение цилиндров вокруг своей оси выполняется в целях обеспечения равномерного значения поглощенной зоны.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображен общий вид сверху установки для радиационной модификации полимерных изделий. На фиг.2 схематично изображен общий вид этой установки.
Установка облучательная для изготовления термоусаживаемой противопучинной оболочки, включает в себя три одинаковых металлических цилиндрических корпуса 2, 3 и 4, установленных с зазором относительно друг друга и снабженных узлами крепления с совместным механизмом вращения 5. Указанные цилиндрические корпуса имеют в верхней части герметичные крышки, в которых установлены откачные клапаны для создания вакуума и закачки инертного газа в полость (на чертеже не показаны). В центральном пространстве между цилиндрическими корпусами и по внешнему периметру облучательной установки устанавливаются источники ионизирующего излучения (кобальт С60) 1 удлиненной формы с размерами, обеспечивающими ионизирующее излучение по всей длине поверхности цилиндров. Совместный механизм вращения 5 обеспечивает равномерное воздействие двигателя на три цилиндрических корпуса 2, 3 и 4 за счет единой системы цепной передачи. Скорость вращения цилиндров вокруг своей оси выполняется в целях равномерного значения поглощенной зоны и определяется параметрами кинематической схемы вращения и системой механизма подачи. Физической защитой персонала от вредного воздействия ионизирующего излучения гамма-установки является вода. Сами цилиндры и источники ионизирующего излучения (кобальт С60) находятся в бассейне. Глубина бассейна определяется мощностью источника ионизирующего излучения и требованиями организации физической защиты.
Установка работает следующим образом.
Подъемное устройство 7 осуществляет подъем цилиндрических корпусов 2, 3, 4 над поверхностью бассейна с водой 6 для производства загрузки облучаемых заготовок. Заготовки из полимера загружают во внутрь емкости цилиндров и закрываются герметичными крышками. Вакуумным насосом производится откачка оставшегося в цилиндрах воздуха через откачные клапаны. Через них же происходит заполнение емкости инертным газом, например, гелием.
Загруженные цилиндрические корпуса опускаются в бассейн подъемным устройством, причем ионизирующие кобальтовые источники 1 находятся постоянно под водой на глубине, необходимой по требованиям организации физической защиты для персонала.
С этого момента начинается процесс облучения заготовок из полимера под воздействием ионизирующего излучения кобальтового источника. Для обеспечения равномерного значения поглощенной дозы модифицированных полимеров в цилиндрах производится вращение цилиндров вокруг своей оси с помощью приводного механизма 5 и кинематической системы.
Процесс радиационной модификации полимерных изделий пучками гамма-излучения кобальтового источника до заданного значения определяется эмпирически для каждого типа композита из полиолефина на основании выделенной гель-фракции и требования технического задания по модификации. Среднее значение поглощенной дозы, необходимой для сшивки полимера, например, полиэтилена составляет 1000±300 КГр. По достижению расчетных параметров поглощенной дозы облучаемых полимерных заготовок, производят подъем цилиндров 2, 3, 4 из бассейна 6. После выполнения процесса разгерметизации цилиндров с помощью откачных клапанов производится открывание цилиндров с последующим извлечением модифицированных полимерных материалов или изделий.
Предложенная установка является высокопроизводительной и имеет высокий коэффициент использования ионизирующего излучения источников, при этом позволяет получать высококачественные полимерные заготовки для изготовления термоусаживаемых противопучинных оболочек, применяемых в качестве противопучинных материалов при строительстве малозагруженных свайных основаниях в условиях существования пучинистых и мерзлых грунтов. При этом облученные изделия, изготовленные на данной установке, являются экологически безвредными.