БЛОК ИЗЛУЧАТЕЛЯ С ИЗОТОПНЫМ ИСТОЧНИКОМ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно, к блоку излучения с изотопным источником ионизирующего излучения (далее блок изотопного ионизирующего излучения) для толщиномера плоского металлического проката.
Из уровня техники известен блок изотопного ионизирующего излучения для толщиномера плоского металлического проката, включающий закрепленные в корпусе блока изотопный источник ионизирующего излучения, установленный в кожухе биологической защиты, внутренний объем которого формирует рабочий канал пучка ионизирующего излучения, затвор, перекрывающий рабочий канал, привод для открытия затвора и пружину, усилие которой направлено на закрытие затвора (см. патент на изобретение CN 201016714 Y, кл. G01B 15/00, G01D 11/26, от 06.02.2008). Недостатком известного устройства является большая вероятность нештатного открытия затвора, перекрывающего рабочий канал, при воздействии на блок излучателя факторов, которые передают на затвор силу, превышающую силу упругости пружины, к примеру, ударов, вибраций или ускоренного движения блока источника, что может привести к облучению рабочего персонала ионизирующим излучением. Как показала практика, при переводе затвора в закрытое положение и удержание в нем одной лишь пружины недостаточно. Усилие, создаваемое данной пружиной, максимально в начале хода затвора (ближе к открытому положению), и минимально в самом закрытом положении. В связи с этим, усилие, создаваемое пружиной в закрытом положении затвора, может быть преодолено внешним воздействием на блок изотопного ионизирующего излучения для толщиномера плоского металлического проката.
Любое непреднамеренное открытие затвора, даже небольшое его смещение из закрытого положения, является аварийной ситуацией, опасной для здоровья персонала, так как при этом открывается пучок ионизирующего излучения, а интенсивность излучения внутри этого пучка многократно превышает значения, считающиеся безопасными для человека. Следовательно, необходимо добавить к существующему усилию пружины дополнительную силу, которую потребуется преодолеть внешнему воздействию до создания опасной ситуации. При этом, необходимо, чтобы система закрытия затвора и его удержания в закрытом положении не требовала электрических приводов либо внешней помощи, так как при пропадании электроснабжения в цехе, затвор должен сразу автоматически закрыться, а также не влияла на ионизирующее излучение, тем самым нарушая или ухудшая точность производимых на измерение, проводимое толщиномером плоского металлического проката.
Технической проблемой является создание надежного блока изотопного ионизирующего излучения с повышенной защитой от случайного облучения для толщиномера плоского металлического проката, обеспечивающего требуемую точность измерения. Технический результат заключается в повышении надежности удержания затвора блока изотопного ионизирующего излучения толщиномера плоского металлического проката без изменения точности измерения. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что блок изотопного ионизирующего излучения для толщиномера плоского металлического проката, включающий закрепленные в корпусе блока изотопный источник ионизирующего излучения, установленный в кожухе биологической защиты, внутренний объем которого формирует рабочий канал пучка ионизирующего излучения, затвор, перекрывающий рабочий канал, привод для открытия затвора и пружину, усилие которой направлено на закрытие затвора, содержит постоянный магнит и ферромагнитный элемент, создающие при взаимодействии между собой дополнительное усилие, удерживающее затвор в закрытом положении, которое в сумме с усилием пружины меньше, чем усилие привода.
Согласно сущности полезной модели один из пары элементов, постоянный магнит и ферромагнитный элемент, должен быть установлен на затворе, при этом второй элемент этой пары выполнен на другом конструктивном элементе блока, причем место их установки должно быть выбрано таким образом, чтобы при закрытом затворе постоянный магнит и ферромагнитный элемент, взаимодействовали между собой с образованием усилия для удержания его в закрытом положении.
Усилие пружины и дополнительное усилие, создаваемое постоянным магнитом и ферромагнитным элементом, в сумме не более чем в два раза меньше усилия привода, который может представлять собой электромагнит, электродвигатель, пневматический цилиндр, гидравлический цилиндр и т.п.
В одном из вариантов постоянный магнит и/или ферромагнитный элемент могут быть установлены посредством демпфирующего элемента для исключения дополнительных ударных воздействий на конструктивные элементы блока изотопного ионизирующего излучения в момент закрытия затвора.
На фиг. 1 представлена схема расположения узлов толщиномера плоского металлического проката;
на фиг. 2 - общий вид блока изотопного ионизирующего излучения без одной из стенок;
на фиг. 3 - вид блока изотопного ионизирующего излучения в открытом положении затвора;
на фиг. 4 - вид блока изотопного ионизирующего излучения в закрытом положении затвора;
на фиг. 5 - сечение АА по фиг. 4.
Предлагаемый блок 1 изотопного ионизирующего излучения входит в состав толщиномера плоского металлического проката 2 (см. фиг. 1), и предназначен для подачи рабочего пучка ионизирующего излучения через металлический прокат к детектору 3 ионизирующего излучения. При этом, определив разность между интенсивностью ионизированного излучения, выходящего из блока I изотопного ионизирующего излучения, и интенсивностью ионизирующего излучения, улавливаемой детектором 3, возможно определить толщину металлического проката 2.
Блок 1 изотопного ионизирующего излучения (см. фиг. 2-5) состоит из корпуса 4, в котором установлен кожух 5 биологической защиты из тяжелых металлов, стали или других материалов с высокой поглощающей способностью по отношению к ионизирующему излучению. Указанный кожух 5 обеспечивает биологическую защиту от ионизирующего излучения во всех направлениях, кроме рабочего канала 6 блока 1 изотопного ионизирующего излучения. Толщина и материал кожуха 5 биологической защиты выбирается в зависимости от активности и типа изотопа используемой модели изотопного источник 7 ионизирующего излучения таким образом, чтобы соблюдались требования по биологической защите, предъявляемые регулирующими стандартами по нормам уровня ионизирующего излучения, такими, как СанПиН 2.6.1.3287-15 "Санитарно-эпидемиологические требования к обращению с радиоизотопными приборами и их устройству".
Внутренний объем кожуха 5 биологической защиты формирует рабочий канал 6 пучка ионизирующего излучения. При этом, одна концевая часть рабочего канал 6 направлена наружу корпуса 4 и через нее выходит пучок ионизирующего излучения, а другая концевая часть, где установлен изотопный источник 7, направлена внутрь и может быть снабжена съемной крышкой 8 из тяжелых металлов, стали или других материалов с высокой поглощающей способностью по отношению к ионизирующему излучению, которая является частью кожуха 5 биологической защиты. На фигурах 3-5 изображен вариант, когда изотопный источник 7 установлен в специально предусмотренном посадочном месте 9 внутри рабочего канала 6, выполненном виде его расширения. В альтернативном варианте, изотопный источник 7 может быть закреплен снаружи рабочего канала 6. В этом случае герметичная крышка 8 имеет форму, позволяющую полностью изолировать изотопный источник 7 в направлении внутрь корпуса 4, например, в виде полусферы или выступающей части изотопного источника 7 с фланцем для ее соединения с остальной частью кожуха 5 биологической защиты.
Для закрытия рабочего канала 6 блока 1 изотопного ионизирующего излучения предусмотрен затвор 10, перекрывающий рабочий канал 6 и предотвращающий выход ионизирующего излучения. По меньшей мере, та часть затвора 10, которая перекрывает рабочий канал 6 блока 1 изотопного ионизирующего излучения, изготавливается из тяжелых металлов, стали или других материалов с высокой поглощающей способностью по отношению к ионизирующему излучению. Толщина и материал затвора 10 выбирается таким же образом, как для кожуха 5 биологической защиты.
Механизм открытия и закрытия затвора 10 содержит привод 11, представляющий собой электромагнит, электродвигатель, пневматический цилиндр, гидравлический цилиндр и т.п, который создает усилие для перемещения затвора 10 в открытое положение, в котором затвор не перекрывает рабочий канал 6 и не предотвращает выход через него ионизирующего излучения от изотопного источника 7, и возвратную пружину, которая, предпочтительно, входит в состав привода 11, обеспечивающую перемещения затвора в закрытое положение, в котором обеспечивается биологическая защита от ионизирующего излучения в направлении рабочего окна блока источника, в момент отсутствия усилия открытия затвора 10 от привода 11. Это обусловлено тем, что усилие, с которым возвратная пружина воздействует на затвор 10 в направлении его закрытого положения, меньше, чем усилие, обеспечиваемое приводом 11 в направлении открытого положения затвора 10. Возвратная пружина способна обеспечить перемещение затвора 10 в закрытое положение даже при обесточивании, либо падении давления в гидравлической либо пневматической магистрали блока 1 изотопного ионизирующего излучения.
Блок 1 изотопного ионизирующего излучения также содержит запорное устройство, включающее постоянный магнит 12 и ферромагнитный элемент 13, один из которых установлен на затворе, а другой на ином конструктивном элементе блока 1 изотопного ионизирующего излучения, например, на кожухе 5 биологической защиты или корпусе 4. Причем постоянный магнит 12 и ферромагнитный элемент 13 расположены таким образом, что в закрытом положении затвора 10 они притягиваются друг к другу, образуя силу, препятствующую их разъединению и надежно удерживающую затвор 10 в закрытом положении.
Постоянный магнит 12 и ферромагнитный элемент 13 должны быть подобраны таким образом, чтобы создающие при взаимодействии между ними усилие, удерживающее затвор 10 в закрытом положении, в сумме с усилием возвратной пружины должна быть меньше, чем усилие привода 11, предпочтительно, оно должно быть меньше не более чем в два раза.
Для облегчения перемещения затвора 10 и исключения перекоса, в блоке 1 изотопного ионизирующего излучения могут быть предусмотрены направляющие 14, расположенные, например, на корпусе 1 или кожухе 5 биологической защиты, по которым затвор 10 перемещается посредством роликов или колес (на фигурах не отображено).
В одном из вариантов для исключения дополнительных ударных воздействий на конструктивные элементы блока 1 изотопного ионизирующего излучения в момент закрытия затвора 10 постоянный магнит 12 и/или ферромагнитный элемент 13 могут быть установлены посредством демпфирующего элемента 15, например, упругой или пружинной опоры.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В процессе изготовления металлического проката необходимо с некоторой периодичностью или постоянно контролировать его толщину, для чего металлический прокат 2 пропускают между блоком 1 изотопного ионизирующего излучения и детектором 3 ионизирующего излучения (см. фиг. 1). В нерабочем положении привод 11 выключен, следовательно, затвор 10 находится в закрытом положении, в котором он перекрывает рабочий канал 6 и предотвращает выход через него ионизирующего излучения от изотопного источника 7 и попадание его в детектор 3. При этом, постоянный магнит 12 и ферромагнитный элемент 13, установленные, например, на кожухе 5 биологической защиты и затворе 10, находятся рядом и взаимодействуют между собой, создавая вместе с возвратной пружиной усилие, направленное на удержание их вместе, посредством чего затвор 10 надежно закрыт. В момент осуществления замера привод 11 включается, и, преодолевая усилие от возвратной пружины, а также постоянного магнита 12 и ферромагнитного элемента 13, перемещает затвор 10 в открытое положение, в котором рабочий канал 6 открыт. После открытия рабочего канала 6 выходу ионизирующее излучение от изотопного источника 7 ничего не препятствует, оно выходит из блока, проходит через металлический прокат 2 и улавливается детектором 3. В то время, когда затвор 10 открыт, производится замер толщины, предпочтительно, перемещаемого металлического проката 2 путем определения потери интенсивности ионизирующего излучения. После окончания замера привод 11 отключается, возвратная пружина возвращает затвор 10 в закрытое положение, в котором он дополнительно удерживается постоянным магнитом 12 и ферромагнитным элементом 13.
Таким образом, представленная полезная модель позволяет повысить защиту рабочего персонала от случайного облучения при работе толщиномера плоского металлического проката с блоком изотопного ионизирующего излучения, исключив нештатное открытие его затвора и возникновение опасной для жизни человека аварийной ситуации. Предложенное решение имеет простую конструкцию, содержит минимальное количество движущихся частей, что также повышает ее надежность, и не влияние на точность измерения толщиномера плоского металлического проката. Последнее обусловлено тем, что толщиномер металлического проката работает на гамма-излучении, которое не отклоняется магнитным полем. Интенсивность альфа- и бета-излучения, на направление распространения которых магнитное поле действительно влияет, слишком сильно понижается даже очень тонким листом металла, поэтому данные компоненты излучения в толщиномере плоского металлического проката не используются и не регистрируются.