Защитный металлический контейнер с цинковым покрытием

Заявленная полезная модель относится к ядерной энергетике и может быть использована для обращения с твердыми и отвержденными радиоактивными отходами при их промежуточном (временном) хранении на площадках хранения (открытых площадках, под навесами, в павильонах) и транспортировании, в частности к защитным металлическим контейнерам с цинковым покрытием, предназначенным для сбора, транспортирования и хранения на объектах использования атомной энергии.
Аналогом заявленного устройства является контейнер, состоящий из крышки и корпуса, выполненного с ребрами жесткости, при этом ребра жесткости направлены внутрь корпуса и образованы стенками корпуса (патент на полезную модель РФ №147095, дата публикации: 27.10.2014 г.)
Прототипом заявленного технического решения является контейнер для радиоактивных отходов, состоящий из прямоугольного параллелепипеда, крышки с элементами их крепления между собой. Корпус усилен вертикальными ребрами жесткости, состоит из дна и верхнего пояса прямоугольной формы, соединенных между собой стойками и обшитых снаружи листом, дно усилено поперечными ребрами жесткости, образующим грузовые проемы, на верхнем поясе корпуса расположены грузозахватные петли контейнера, на торцевой, сопрягаемой с крышкой поверхности имеются отверстия для крепления крышки и герметизирующая прокладка, крышка обшита снаружи листом и усилена внутренними ребрами жесткости (патент на полезную модель РФ №156741, дата публикации: 20.11.2015 г.).
Конструкция аналога не позволяет применять вилочный погрузчик при подъеме/опускании и перемещении. Конструкция аналога и прототипа не позволяет складировать контейнеры вплотную друг к другу, а также захватывать контейнеры автоматическим захватом (спредером) и безопасно транспортировать контейнер грузоподъемными механизмами, в случае падения контейнера на угол прямоугольная конструкция не обеспечивает достаточной жесткости контейнера, грузовые петли (рымы) выполнены практически в одной плоскости со стенкой контейнера, что значительно затрудняет крепление к грузоподъемному механизму и, соответственно, штабелирование контейнеров без зазора, конструкция сопряжения крышки с корпусом не обеспечивает долговечного и полностью герметичного соединения, особенно при хранении в многоярусных штабелях резиновая прокладка подвергается избыточному давлению и теряет свои свойства, покрытие контейнеров краской в недостаточной степени является защитой от коррозии, что не позволяет хранить контейнеры на открытой площадке и значительно уменьшает срок службы. Вследствие этого указанная конструкция не является достаточно надежной при эксплуатации, а следовательно, и не является радиоактивно безопасной, что является объективными недостатками.
При разработке заявленного устройства была поставлена задача повышения радиационной безопасности при транспортировке, хранении и штабелировании контейнера, долговечности, удобства эксплуатации, дезактивируемости, а также повышения производительности труда при переработке и перевозке контейнеров на дальние расстояния.
Достигаемый технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности контейнера путем изменения конструкции стенок, крышки, днища и грузозахватных элементов, повышении жесткости и прочности самой конструкции контейнера, расширении эксплуатационных возможностей при дезактивационных, транспортных и погрузочно-разгрузочных работах.
Поставленный технический результат достигается за счет защитного металлического контейнера с цинковым покрытием, характеризующегося сварной конструкцией, изготовленной из листа методом гибки, корпус выполнен в виде прямоугольного восьмигранника, состоит из дна, усиленного ребрами жесткости и проемами, по углам на боковых поверхностях установлены рымы в виде гнутого швеллера с отверстием и вырезом, на гнутой, сопрягаемой с крышкой поверхности имеются отверстия для болтов крепления крышки и герметизирующий элемент, выполненный в виде лабиринтного уплотнения, при этом грузоподъемные устройства представляют собой гнутую пластину с поперечной планкой, шарнирно закрепленной на крышке, фиксируемой болтами крепления крышки к корпусу контейнера, при этом крышка усилена внутренними ребрами жесткости гнутым профилем из листа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
Фиг. 1 - вид устройства спереди.
Фиг. 2 - вид сбоку в плане.
Фиг. 3 - вид устройства сверху.
Фиг. 4 - разрез А-А на Фиг. 2 в масштабе увеличения.
Где 1 - корпус, 2 - крышка, 3 - болт, 4 - гайка, 5 - шайба, 6 - крепеж, 7 - уплотнительный элемент.
Контейнер представляет собой сварную конструкцию, изготовленную из листа методом гибки. Контейнер состоит из корпуса (1) в виде прямоугольного восьмигранника, крышки (2), крепежа: болт, гайка, шайба (3-6) и уплотнительного элемента (7). Корпус состоит из дна, усиленного ребрами жесткости из листа, и боковых стенок, изготовленных из листа методом гибки с ребрами жесткости и для захвата автоматическим захватом (спредером). Расположение ребер жесткости из листа снаружи контейнера исключает образование закрытых полостей, что позволяет проводить дезактивацию как наружных, так и внутренних поверхностей, кроме того, ребра являются дополнительной защитой при падении контейнера с высоты. Рымы выполняют функцию направляющих при штабелировании контейнеров и защитным устройством при падении контейнера с высоты. На гнутой, сопрягаемой с крышкой поверхности имеются отверстия для болтов крепления крышки и герметизирующий элемент. Контейнер не имеет закрытых полостей.
Грузоподъемные устройства (петли) для подъема крышки представляют собой гнутую пластину с поперечной планкой, шарнирно закрепленной на крышке, фиксируемой болтами крепления крышки к корпусу контейнера. После установки крышки на корпус контейнера краном и вывода крюков стропов из петель крышки петли под собственным весом поворачивается в нижнее положение. Установка болтов, фиксирующих крышку на корпусе контейнера, не позволяет поднять петлю в рабочее положение, что исключает подъем контейнера за грузоподъемные устройства крышки (защита от «дурака»).
Новым в устройстве указанного контейнера является следующее.
Во-первых, применение гнутого листа в качестве элементов контейнера повышает его жесткость и прочность. Контейнер изготавливается на 98% из листа одной толщины, что не требует больших складских площадей и позволяет организовать поставку металла на предприятие железнодорожным транспортом (вагонная поставка) напрямую с металлургического комбината.
Во-вторых, измененное место расположения рымов и их конструкция для строповки контейнера позволяет удобно и надежно стропить контейнеры при складировании вплотную друг к другу, захватывать контейнеры автоматическим захватом (спредером) и безопасно транспортировать контейнер грузоподъемными механизмами. В плане контейнер представляет собой прямоугольник со «срезанными» углами, где установлены грузозахватные элементы (рымы). Такое расположение грузозахватных элементов позволяет свободно штабелировать контейнеры с помощью подъемного крана и не препятствует освобождению крюков. Сами грузоподъемные элементы выполнены в виде гнутого швеллера с отверстием для захвата крюком и выреза для захвата автоматическим захватом (спредером). Выступающие над крышкой контейнера грузоподъемные элементы выполняют роль «ловителя» при штабелированнии контейнеров, обеспечивают фиксацию верхнего яруса контейнеров и являются защитным устройством при падении контейнера с высоты на угол и крышку контейнера.
В-третьих, узел герметизации контейнера исполнен в виде лабиринтного уплотнения, где усилие от затяжки болтов и веса контейнеров в штабеле передается непосредственно на корпус контейнера, исключает попадание влаги внутрь и выход содержимого контейнера наружу даже при полном разрушении уплотнительного элемента. Ребра, приваренные к крышке контейнера, служат для размещения уплотнительного элемента, защиты его от повреждения содержимым контейнера (зазор между корпусом контейнера и ребрами минимален) и предотвращения сдвига крышки при падении. Уплотнение контейнера осуществляется путем плотного прижатия крышки к корпусу контейнера. Такой узел уплотнения передает усилие от затяжки болтов и веса контейнеров в штабеле непосредственно на корпус контейнера, минуя уплотнительный элемент, что благоприятно сказывается на эксплуатационных характеристиках уплотнителя. Кроме того, такая конструкция узла герметизации исключает попадание воды внутрь и выход содержимого контейнера наружу даже при полном разрушении уплотнительного элемента. Сам уплотнительный элемент представляет из себя стандартный уплотнительный резиновый шнур для контейнеров, предназначенных для перевозки и временного (до 5 лет) хранения отходов, а для длительного (более 5 лет) хранения отходов вместо резинового шнура устанавливается одноразовый асбестовый шнур (после вскрытия контейнера шнур утилизируется).
Асбестовый шнур - это изделие, которое изготавливается из хризотиловых сортов асбеста. Асбестовые руды - группа волокнистых минералов, обладающих способностью расщепляться на тончайшие гибкие волокна, поперечные срезы элементарных волокон имеют трубчатое строение с внешним диаметром 26 нм, внутренним 13 нм и толщиной стенок 6,5 нм.
Для предотвращения преждевременного сжатия уплотнительных элементов при транспортировке порожних контейнеров между корпусом и крышкой устанавливаются транспортировочные пластины.
В-четвертых, горячая оцинковка позволяет увеличить срок службы контейнера. В процессе горячего цинкования очищенный металл погружается в ванну с расплавленным цинком (t 440-460°С). В результате реакции на поверхности образуется четырехслойный ферроцинковый сплав, обладающий уникальными антикоррозийными свойствами.
Данное покрытие долговечно и допускает хранение контейнера как в хранилище, так и вне хранилища (навес, площадка и т.д.). Оцинковка поверхности не требует подготовки поверхности под покрытие (обезжиривание, снятие коррозии и окалины), это осуществляется в технологическом процессе при оцинковке, что положительно сказывается на стоимости изготовления контейнера.
Устройство функционирует следующим образом.
Грузоподъемным механизмом захватывают собранный контейнер за рым стропами или спредером либо с помощью автопогрузчика транспортируют его к месту заполнения. После снятия болтов крепления крышки освобождают петли, за которые снимают крышку с установленным на ней уплотнительным элементом, заполняют полость контейнера твердыми или отверждаемыми радиоактивными отходами и вновь устанавливают собранную крышку на корпус и крепят ее болтами с шайбами и гайками. Закрепляют на противоположных сторонах контейнера устройства УИВ «Кобра» в предусмотренные для этого отверстия на крышке и корпусе. Далее контейнер транспортируют к месту хранения. Указанная конструкция позволяет безопасно осуществлять транспортирование грузоподъемным механизмом или автопогрузчиком.
Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается достижением поставленного технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационной надежности, а следовательно, радиационной безопасности контейнера за счет увеличения жесткости и прочности без значительного увеличения массы контейнера, надежности такелажных узлов конструкции, долговечного покрытия и необходимой герметичности.
Полезная модель является новой, поскольку вся совокупность признаков не известна из предшествующего уровня техники, приведенного в соответствующем разделе описания, а также промышленно применимой в области ядерной энергетики.