Устройство определения профиля намерзания твердой фазы в процессе направленной кристаллизации

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для пассивного контроля процессов очистки расплавов галогенидов методом направленной кристаллизации с движением фронта кристаллизации от стенки цилиндрической емкости к центру.
Уровень техники
Способ регенерации солевого электролита, основанный на направленной кристаллизации с движением фронта кристаллизации от стенки цилиндрической емкости к центру, является новым и не реализован в промышленности, в связи с чем к настоящему моменту не существует референтных технических решений для измерения профиля намерзания очищенной соли в аппарате. Существующие бесконтактные способы анализа формы в данном случае вряд ли применимы:
- использование радаров затруднено тем, что расплавленный электролит является проводящей средой, хорошо поглощающей радиоволны, помимо этого мощное ионизирующее излучение продуктов деления может вызвать помехи в детектирующей части и привести к преждевременному выходу устройства из строя;
- применение лидаров ограничено неизбежной конденсацией солевого тумана на оптических окнах, которые должны быть расположены в непосредственной близости от реакционной массы, разница в плотности газовой среды и расплавленного электролита будет приводить к сильному преломлению лазерного луча, что не позволит анализировать профиль соли ниже уровня жидкости;
- ультразвуковые датчики неприменимы ввиду необходимости размещения нескольких источников и детекторов как над поверхностью расплава, так и под ней, что неосуществимо, учитывая характер процесса и агрессивность горячего электролита;
- исследование профиля намерзания с помощью одного из аппаратов, использующего проникающее излучение вряд ли оправдано, так как электролит обладает собственным высоким уровнем радиоактивности, что, с высокой долей вероятности, полностью исказит сигнал.
Наиболее близкими по назначению и решаемым задачам к разработанному устройству являются ультразвуковые эхолоты, используемые на морских и речных судах для исследования рельефа дна водоема, использующие ультразвуковое излучение. Их конструкциям посвящено множество охранных документов, например, описанный в RU 187455 U1 «Многочастотный эхолот - профилограф», ООО «Маринн 3Д».
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей полезной модели является обеспечение возможности периодического измерения профиля намерзания электролита в процессе его регенерации методом направленной кристаллизации. Это достигается тем, что в отличие от известных технических решений используется механический зонд, размещаемый в герметичном кожухе на крышке кристаллизатора параллельно центральному нагревателю. Основная часть зонда представляет собой стальную монтажную пластину, жестко закрепленную на конце штока линейного электропривода, на которой установлен соленоид, соединенный через систему рычагов со стальным щупом, который может перемещаться в горизонтальной плоскости благодаря шарнирному консольному соединению, совмещенному с энкодером либо реостатом. На внешней стороне кожуха имеются ребра охлаждения, а в верхней его части - подвод для аргона либо другого благородного газа.
Техническим результатом заявленного решения является возможность пассивного контроля профиля намерзания кристаллической фазы в процессе регенерации ионных сред пироэлектрохимической переработки ОЯТ методом направленной кристаллизации с движением фронта кристаллизации от стенки цилиндрической емкости к ее центру.
Описание чертежей
На фиг. 1 представлен эскиз устройства определения профиля намерзания твердой фазы из расплава, на фиг. 2 - схема размещения в аппарате направленной кристаллизации.
Осуществление полезной модели
Устройство определения профиля намерзания содержит герметичный кожух (1), устанавливаемый на крышку кристаллизатора (2) вблизи центрального нагревателя (14) и параллельно оси аппарата, на его внешней поверхности имеются ребра охлаждения (3), а в верхней части организована подача аргона (4). Также в верхней части кожуха установлен линейный электропривод (5), шток (6) которого перемещается внутри кожуха по вертикали. К нижнему концу штока (6) жестко закреплена монтажная пластина (7), на которой установлен соленоид (8), соединенный системой рычагов (9) с качающимся щупом (10), жестко связанным с ротором энкодера либо тороидного реостата (11), статор которого жестко установлен на монтажную пластину. В нижней части кожуха также расположена пластина-направляющая с прорезью (12).
Работает зонд следующим образом. По сигналу АСУТП шток (6) линейного электропривода (5) выдвигается полностью и опускает монтажную пластину (7) с установленным на ней щупом (10) вниз до упора, после чего на соленоид (8) подается напряжение и щуп (10) за счет усилия, передаваемого системой рычагов (9), отклоняется, упираясь в твердую поверхность соли (13). Затем ток обратной полярности подается на линейный электропривод (5), вследствие чего начинается медленное поднятие штока (6) и закрепленной на нем монтажной пластины (7) с постоянной скоростью, конец щупа (10) при этом скользит по поверхности слоя намерзшего электролита, повторяя его профиль. Отклонение щупа строго в одной плоскости обеспечивается пластиной с прорезью (12). Горизонтальные координаты точек касания с поверхностью намерзания отслеживаются АСУТП по сигналу с тороидного реостата либо энкодера (11), ротор которого поворачивается синхронно с отклонением щупа, а вертикальные рассчитываются по времени от начала подачи тока на линейный электропривод (5), шток (6) которого движется с постоянной заранее выбранной скоростью. Поток аргона, подаваемого через штуцер (4) в верхней часть кожуха, препятствует конденсации соли на поверхностях щупа, а ребра (3) на внешней стороне кожуха служат отведению избыточного тепла во избежание термического повреждений электрических деталей устройства.