УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ БОЛТ И УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
SEALING BOLT AND SEALING SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение, в общем, относится к уплотнительным болтам, прежде всего, для уплотнения контейнеров с ядерными материалами. Такой уплотнительный болт надежно соединяет крышку контейнера с корпусом контейнера и может содержать средства для идентификации отдельных контейнеров. Кроме того, изобретение относится к уплотнительной системе, содержащей такие уплотнительные болты.
Предпосылки создания изобретения
При некоторых обстоятельствах надежное уплотнение контейнеров является необходимым. Это особенно важно, если такие контейнеры содержат опасные вещества, такие как, например, расщепляющиеся материалы. В большинстве случаев крышка контейнера соединена с корпусом контейнера с помощью по меньшей мере одного уплотнительного болта. Очень часто такой уплотнительный болт содержит какой-либо элемент контроля целостности, ломающийся в случае нарушения и тем самым показывающий, что, возможно, с контейнером что-то делали. Такой ломающийся элемент контроля целостности может быть скрыт где-нибудь внутри уплотнительного болта, что затрудняет проводить различие между стандартными уплотнительными болтами и уплотнительными болтами с дополнительными свойствами обеспечения безопасности. Тем самым число уплотнительных болтов со свойствами обеспечения безопасности, необходимых для надежного уплотнения контейнера, может быть сокращено.
Пример уплотнительного болта самой базисной конструкции раскрыт в GB-А-2067699. В одном из вариантов раскрытия головка уплотнения соединена со своим стержнем хрупким элементом контроля целостности, который ломается при определенном крутящем моменте в процессе крепления. Однако головка болта не обнаруживает никаких свидетельств того, что хрупкий элемент сломан, и остается в своем исходном положении на пластиковой чашке. Если предпринимается попытка снять уплотнительный болт вращением его головки, пластиковая чашка, очевидно, повреждается, указывая тем самым на несанкционированное вмешательство. Проблема такого болта заключается в том, что, если хрупкий элемент сломан, трудно извлечь стержень из резьбового соединения. Однако если уплотнительный болт удален, он может быть заменен другим болтом такого же типа, не показывая, что с контейнером что-то делали.
Для дальнейшего повышения надежности уплотнительных болтов внутри уплотнительных болтов может быть скрыт идентификационный элемент, чтобы обнаруживать, не был ли первоначальный уплотнительный болт замене другим уплотнительным болтом такого же типа. Если идентичность уплотнительного болта другая и/или элемент контроля целостности сломан, возможно, с уплотнительным устройством и/или содержимым контейнера что-то делали.
ЕР 0658250 В1 относится к решению для однозначной идентификации уплотнительного болта посредством добавления двух ультразвуковых элементов к разрушаемому элементу обеспечения безопасности. Каждый ультразвуковой элемент имеет один идентификационный сигнал, причем наложение двух идентификационных сигналов дает третий идентификационный сигнал. Путем сравнения идентификационных сигналов может быть обнаружено несанкционированное вмешательство.
Даже если существующие уплотнительные болты уплотняют контейнеры очень надежно, все еще есть необходимость не только в дальнейшем повышении надежности, но и уменьшении усилий по техобслуживанию необходимых для надежного уплотнения таких контейнеров.
Техническая проблема
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать уплотнительный болт с улучшенными свойствами обеспечения безопасности и требующим меньших усилий по техобслуживанию, как описано в п. 1 формулы изобретения. Еще одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать уплотнительную систему для надежного уплотнения контейнеров, как описано в п. 8 формулы изобретения.
Общее описание изобретения
Настоящее изобретение относится к уплотнительному болту для уплотнения крышки контейнера относительно корпуса контейнера. Уплотнительный болт содержит стержень уплотнения, установленный на корпусе контейнера, головку уплотнения, соединенную с крышкой контейнера, и палец, соединяющий головку уплотнения со стержнем уплотнения. Крышка контейнера соединена с корпусом контейнера за счет соединения головки уплотнения со стержнем уплотнения. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения разрывной кабель введен через поперечный проход в пальце и расположен так, что любое вращательное или поступательное движение пальца относительно головки уплотнения и/или стержня уплотнения приводит к обрыву разрывного кабеля. Поперечный проход в пальце может быть реализован, например, как сквозное отверстие или паз, а разрывной кабель, предпочтительно, является волоконной оптикой.
Таким образом, любая попытка удаления головки уплотнения приводит к обрыву разрывного кабеля. Нарушенный разрывной кабель может быть истолкован как знак того, что, возможно, с контейнером что-то делали. С другой стороны, пока разрывной кабель остается невредимым, более тщательный осмотр, возможно, не требуется. Это особенно важно в случае, если контейнер расположен в зоне высокого риска, например, такой как облучаемая зона. Если разрывной кабель невредим, возможно, другие свойства обеспечения безопасности не требуют проверки.
Кроме того, головка уплотнения может содержать расточенное отверстие, предпочтительно в осевом направлении, и головную пластину. Палец может быть соединен с головной пластиной и проходить через расточенное отверстие.
Предпочтительно, палец содержит область уменьшенной толщины, обеспечивающую слабое место, приводящее к облому пальца, если в этой области уменьшенной толщины достигается заданное напряжение растяжения или заданное напряжение сдвига пальца. Такая область уменьшенной толщины может быть расположена, например, поблизости от головной пластины, вызывая тем самым излом пальца около головной пластины, оставляя остальную часть пальца невредимой.
Кроме того, стержень уплотнения может содержать зажимной элемент, соединяющий палец со стержнем уплотнения с пальцем и предотвращающий освобождение пальца. Такой зажимной элемент обеспечивает простую установку головки уплотнения на стержне уплотнения, так как палец может входить в зажимной элемент за счет приложения вертикального ручного усилия к головной пластине, а затем к пальцу. После этого палец не может быть освобожден без нарушения целостности пальца.
Предпочтительно, палец содержит конусообразную концевую часть, уменьшая тем самым величину вертикального усилия, необходимого для введения пальца в зажимной элемент.
Благоприятным образом, головка уплотнения содержит латеральные проходы, совмещенные с поперечным проходом пальца. Эти латеральные проходы, предпочтительно, расположены так, что разрывной кабель может быть введен через один латеральный проход, через поперечный проход пальца, а затем через другой латеральный проход.
Предпочтительно, проход пальца расположен под областью поверхности крышки контейнера, устраняя тем самым возможность разреза уплотнительного болта между входными отверстиями латеральных проходов и областью поверхности крышки контейнера без нарушения его целостности.
Кроме того, уплотнительный болт может содержать средства идентификации для верификации идентичности пальца и/или уплотнительного болта. Такими средствами идентификации могут быть, например, ультразвуковые элементы или радиометки, однозначно идентифицирующие уплотнительный болт, контейнер и его содержимое. Кроме того, ультразвуковые элементы могут использоваться для контроля целостности уплотнительного болта.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один волоконно-оптический коннектор расположен на одном из двух концов разрывного кабеля.
Кроме того, изобретение относится к уплотнительной системе для уплотнения крышки контейнера относительно корпуса контейнера. Такая уплотнительная система содержит несколько уплотнительных болтов с соединительным кабелем, расположенным между уплотнительными болтами. Соединительный кабель, предпочтительно, является волоконной оптикой. Волоконно-оптическое считывающее устройство расположено и предназначено для обнаружения обрыва разрывного кабеля и/или соединительного кабеля.
Благоприятным образом, разрывной кабель и соединительный кабель выполнены в виде единого целого так, чтобы образовывать единую волоконную оптику для оптического соединения уплотнительных болтов с волоконно-оптическим считывающим устройством.
В качестве альтернативы, соединительный кабель может быть оптически соединен с разрывным кабелем с помощью волоконно-оптического коннектора для оптического соединения уплотнительных болтов с волоконно-оптическим считывающим устройством. Предпочтительно, разрывной кабель имеет волоконно-оптический коннектор на обоих своих концах. Как следствие, замена уплотнительного болта в уплотнительной системе, которая содержит несколько уплотнительных болтов, занимает меньше времени, так как уплотнительный болт может быть отсоединен от соединительного кабеля с помощью волоконно-оптических коннекторов.
Волоконно-оптическое считывающее устройство расположено и предназначено для обнаружения обрыва разрывного кабеля и/или соединительного кабеля. Такое волоконно-оптическое считывающее устройство способно непрерывно контролировать целостность разрывного кабеля и/или соединительного кабеля. Эта система может быть дешевле, так как волоконно-оптическое считывающее устройство необходимо для контроля нескольких уплотнительных болтов. Если с любым из уплотнительных болтов что-то делают, разрывной кабель и/или соединительный кабель нарушаются, и несанкционированное вмешательство обнаруживается волоконно-оптическим считывающим устройством.
Кроме того, уплотнительная система может содержать средства связи, взаимосвязанные с волоконно-оптическим считывающим устройством, причем средства связи расположены и предназначены для передачи информации состояния соединительного кабеля и/или разрывного кабеля в удаленное место. Таким образом, попытка несанкционированного вмешательства может быть немедленно обнаружена и передана в удаленное место сразу после обнаружения. Таким образом, целостность контейнера может контролироваться в реальном времени из удаленного места. Верификация непрерывности соединительного кабеля и разрывного кабеля представляет особый интерес, когда контейнер расположен в зоне высокого риска, такой как, например, облучаемая зона. Пока соединительный кабель и разрывной кабель остается невредимым, можно предположить, что с контейнером ничего не делали. Другие свойства обеспечения безопасности, такие как, например, ультразвуковые средства идентификации, или возможности контроля целостности, возможно не требуют проверки в зоне высокого риска. Действительно, эти другие свойства обеспечения безопасности могут проверяться, измеряться и регистрироваться во время герметизации контейнера. Непосредственно перед тем как открыть контейнер, эти другие возможности обеспечения безопасности могут быть проверены снова. Тем не менее, при желании периодические проверки могут проводиться между герметизацией и открыванием контейнера. Такие периодические проверки, благодаря настоящему изобретению, могут проводиться через намного большие промежутки времени, избегая тем самым ненужного подвергания персонала опасностям, существующим в зоне высокого риска.
Средства связи могут содержать шифровальные средства для шифрования информации состояния. Любая информация, отправляемая от уплотнительной системы в удаленное место, может быть передана безопасно, предотвращая тем самым постороннее вмешательство в передачу информации состояния.
Краткое описание чертежей
Другие детали и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего детального описания нескольких неограничивающих вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. Показано на:
Фиг. 1: вид в разрезе через смонтированный уплотнительный болт согласно варианту осуществления изобретения,
Фиг. 2: вид в разрезе через нарушенный уплотнительный болт согласно фиг. 1, и
Фиг. 3: схематический вид предпочтительного варианта осуществления уплотнительной системы.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг. 1 показан предпочтительный вариант уплотнительного болта 2 в смонтированном состоянии, причем уплотнительный болт 2 уплотняет крышку 4 контейнера относительно корпуса 6 контейнера. Уплотнительный болт 2 содержит головку 8 уплотнения и стержень 10 уплотнения, причем последний фиксировано расположен в корпусе 6 контейнера. Головка 8 уплотнения содержит расточенное отверстие 12 вдоль вертикальной оси головки 8 уплотнения. Это расточенное отверстие 12 имеет соответствующие размеры и расположено для приема пальца 14 сквозь него. Палец 14 своим верхним концом соединен с головной пластиной 16, которая, в свою очередь, соединена с головкой 8 уплотнения. На своем нижнем конце палец соединен со стержнем 10 уплотнения.
Палец 14 содержит область уменьшенной толщины 18, в которой ожидается разрыв пальца 14, когда головка 8 уплотнения движется относительно стержня 10 уплотнения.
Нижний конец пальца 14 содержит конусообразный наконечник 20, предназначенный для вхождения в зацепление с зажимным элементом 22, взаимосвязанным со стержнем 10 уплотнения. Как показано на фиг. 1, конусообразный наконечник 20 предназначен для вдавливания в зажимной элемент 22. Войдя в зацепление с зажимным элементом 22, палец 14 уже больше не может быть удален без разрушения пальца 14.
Кроме того, согласно настоящему изобретению уплотнительный болт 2 содержит проходящий через палец 14 поперечный проход 24 и два латеральных (боковых) прохода 26, 28, которые выполнены так, чтобы быть совмещенными с поперечным проходом 24 при смонтированном уплотнительном болте 2. В качестве разрывного кабеля волоконная оптика 30 пропущена через первый латеральный проход 26, поперечный проход 24 и второй латеральный проход 28. Эта волоконная оптика 30 используется не только для того, чтобы верифицировать правильную установку уплотнительного болта 2, но и целостность уплотнительного болта 2.
Следует отметить, что показанный на чертежах вариант осуществления содержит единую волоконную оптику 30. Другими словами, разрывной кабель, расположенный внутри уплотнительного болта, и соединительный кабель, расположенный между уплотнительными болтами, выполнены вместе в виде единого целого. В соответствии с другим вариантом осуществления, не показанным на чертежах, разрывной и соединительный кабели могут быть отдельными отрезками волоконной оптики, которые оптически соединены между собой с помощью оптоволоконных коннекторов.
Как можно видеть на фиг. 2, которая показывает уплотнительный болт 2 согласно фиг. 1 в нарушенном состоянии, удаление головки 8 уплотнения приводит к тому, что палец 14 движется относительно стержня 10 уплотнения. Однако так как конусообразный наконечник 20 пальца находится в прочном зацеплении с зажимным элементом 22 стержня 10 уплотнения, поступательное движение пальца 14 ограничено. Палец 14 разорван в области уменьшенной толщины 18. Следовательно, головка 8 уплотнения имеет возможность двигаться относительно пальца 14. После извлечения головки 8 уплотнения сломанный палец 14, который все еще находится в зацеплении с зажимным элементом 22, остается. Это приводит к тому, что поперечный проход 24 пальца 14 смещается относительно двух латеральных проходов 26, 28. Это, в свою очередь, приводит к разрушению волоконной оптики 30. Как видно на фиг. 2, волоконная оптика 30 может быть разорвана в двух местах и часть 30' волоконной оптики 30 может быть оставлена внутри пальца 14.
Разрыв волоконной оптики 30 используется для обнаружения открывания уплотнительного болта 2 через прерывание сигнала, проходящего через волоконную оптику 30.
Кроме того, следует отметить, что разрыв волоконной оптики 30 происходит не только в случае поступательного движения, но и в случае вращательного движения головки уплотнения относительно пальца.
Кроме того, головка 8 уплотнения оснащена средствами 32 идентификации, хранящими в памяти однозначную идентичность уплотнительного болта 2. Такие средства 32 идентификации могут содержать такие средства, как ультразвуковые средства контроля идентичности или радиометки.
В установленном уплотнительном болте 2 местом расположения поперечного прохода 24, предпочтительно, является область, расположенная под верхней поверхностью крышки 4 контейнера, увеличивая тем самым трудность удаления головки 8 уплотнения со стержнем 10 уплотнения без нарушения целостности волоконной оптики 30. После полного монтажа уплотнительного болта 2 головка 8 уплотнения больше не может быть освобождена без нарушения целостности пальца 14 и волоконной оптики 30.
Могут быть добавлены дополнительные уплотнительные болты, в результате чего получается уплотнительная система, показанная на фиг. 3. Волоконную оптику 30 пропускают через несколько уплотнительных болтов 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, а затем оба конца волоконной оптики 30 вводят в волоконно-оптическое считывающее устройство 34. Волоконно-оптическое считывающее устройство 34 контролирует состояние волоконной оптики 30. Благодаря такому устройству является возможным непрерывно контролировать состояние различных уплотнительных болтов 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 одним волоконно-оптическим считывающим устройством 34. Наряду с контролем состояния волоконной оптики 30 волоконно-оптическое считывающее устройство 34 может передавать состояние волоконной оптики 30 в удаленное место с использованием соответствующего шифровального кода. При этом усовершенствовании человеку необходимо входить в зону высокого риска только при установке уплотнения. Все дальнейшие проверки могут выполняться с помощью волоконной оптики. Если есть сомнения в показании волоконно-оптического считывающего устройства или если волоконно-оптическое считывающее устройство показывает, что волоконная оптика разорвана, состояние уплотнительных болтов 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 может быть проверено дополнительно с использованием ультразвуковых средств проверки идентичности или радиометок.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ