БОКС ВЫГРУЗКИ СМЕШАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА ИЗ КОНТЕЙНЕРА

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к средствам для получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония.
Известен способ получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония (патент РФ №2122247, G21C 21/00) для изготовления таблеток твэлов, включающий смешивание компонентов в рабочем объеме смесителя, в который помещают магнитные иглы и возбуждают в обмотке вращающееся магнитное поле, приводящее в круговое движение магнитные иглы. Движущиеся иглы образуют вихревой слой и обеспечивают смешивание и измельчение компонентов.
Для проведения операции смешения двуокисей урана и плутония на ФГУП «Горно-химический комбинат» при изготовлении таблеток с МОКС-топливом используется установка вихревого размола, выполненная по чертежу А.48.156.000 разработки ОАО «СвердНИИхиммаш, г. Екатеринбург. Известная установка содержит боксы загрузки компонентов в контейнер, боксы взвешивания, автоматический вихревой смеситель, бокс охлаждения и бокс выгрузки порошка из контейнера, объединенные в технологическую цепочку с автоматическим управлением.
Контейнер представляет собой цилиндрический сосуд с загруженными в него иглами, выполненными из ферромагнитной стали, в верхней части которого установлены квадратная платформа, сетчатый сепаратор и шаровой кран. На боковых гранях платформы выполнены пазы.
Внутри бокса выгрузки установлены опрокидыватель контейнера, патрубок выгрузки порошка и механизм открытия - закрытия шарового крана контейнера (привод крана). Опрокидыватель и привод крана контейнера снабжены электроприводами, размещенными вне бокса выгрузки.
Привод крана размещен на дне бокса выгрузки и состоит из двух соединенных между собой корпусов. В первом размещена коническая зубчатая пара, вал-шестерня которой соединена через ввод вращения с шаговым электродвигателем, а на валу конической шестерни установлена цилиндрическая шестерня, входящая в зацепление с цилиндрическим колесом, установленном во втором квадратном корпусе. По диагоналям в квадратном корпусе установлены входящие в зацепление с цилиндрическим колесом четыре шестерни, на внутренней поверхности которых выполнена резьба. По резьбе внутри шестерен установлены захваты с крюками в верхней части и поперечным штифтом в нижней. В захватах выполнены расточки, в которых установлены прикрепленные к корпусу пальцы с пазами, нижняя и верхняя части которых выполнены прямолинейными, а средняя часть - по винтовой линии, причем поперечные штифты захватов размещены в пазах пальцев.
По двум сторонам квадратного корпуса установлены подпружиненные крюки на планках, соединенных с тягами, выступы которых входят через пазы пальцев под захватами. При этом независимо от положения контейнера и его квадратной платформы, зацепленной опрокидывателем, один из четырех захватов оказывается расположенным соосно с рейкой крана. Привод крана работает следующим образом.
Контейнер опрокидывателем переворачивается и размещается торцом шарового крана соосно над патрубком выгрузки. При включении шаговый двигатель приводит во вращение коническую и цилиндрическую передачи и четыре зубчатые шестерни. При вращении зубчатых шестерен, установленные в них на резьбе захваты начинают выдвигаться, при этом их поперечные штифты перемещаются по пазам пальцев и, достигнув пазов, расположенных по винтовой линии, поворачиваются на 90°, причем один из захватов сцепляется с рейкой крана. Поднимаясь далее по прямолинейному пазу, захват поднимает рейку крана и открывает кран.
В начале поднятия захваты освобождают выступы тяг, находящиеся под ними, которые под действием пружин перемещаются по пазам пальцев и поднимают планки. При этом подпружиненные скошенные крюки планок перескакивают через лист платформы и фиксируют ее, чтобы при подъеме рейки и возрастании усилия на ней при заклинивании крана, не передавать усилие на опрокидыватель и не расширять стык между контейнером и патрубком выгрузки.
С помощью привода открывают шаровой кран, и порошок высыпается сквозь сетчатый сепаратор через проходку, а иглы задерживаются сетчатым сепаратором и остаются в стакане контейнера.
По окончании выгрузки шаговый двигатель переключается на вращение в обратную сторону, в результате чего установленные в зубчатых шестернях на резьбе захваты начинают вдвигаться в них, при этом их поперечные штифты перемещаются сначала по прямолинейным участкам пазов пальцев и захват опускает сцепленную с ним рейку, закрывая кран. Далее достигнув пазов, расположенных по винтовой линии, захваты поворачиваются на 90°, при этом сцепленный с рейкой захват расцепляется с ней. Передвигаясь далее по нижним прямолинейным участкам пазов, захваты надавливают на выступы тяг, сжимая пружины, и опускают планки, отклоняя подпружиненные скошенные крюки и освобождая платформу контейнера.
К недостаткам известного бокса выгрузки относится то, что после перевертывания контейнера между фланцами крана и патрубка разгрузки остается зазор в стыке между ними, что способствует аэрозольному загрязнению бокса.
Открытие крана осуществляется поднятием рейки, что приводит к тому, что при попадании порошка в соединение шар-седло возрастает усилие поворота шара и соответственно усилие на рейке, способствующее дальнейшему раскрытию стыка между контейнером и патрубком разгрузки за счет конструктивных зазоров в сопряжениях привода и опрокидывателя и аэрозольному загрязнению бокса. К тому же сложная конструкция привода, размещенного в боксе выгрузки порошка, в состав которого входит двуокись плутония, делает привод ненадежным в работе и неремонтнопригодным. На практике выгрузка нескольких контейнеров привела к выходу привода из строя.
Известный бокс выгрузки принят заявителем в качестве прототипа.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в снижении аэрозольного загрязнения бокса выгрузки за счет герметизации стыка между контейнером и патрубком выгрузки.
Для достижения указанного технического результата в известном боксе, содержащем корпус с патрубком выгрузки, опрокидыватель, контейнер, загруженный порошком и иглами, привод опрокидывателя и привод крана,
к патрубку выгрузки присоединен пневматический узел уплотнения с эластичной манжетой, выполненный с возможностью свободного прохождения над ним контейнера при его перевертывании и заполнения зазора между ними эластичной манжетой после подачи в нее сжатого газа.
Привод крана выполнен с возможностью соединения с краном перевернутого контейнера и открытия-закрытия крана поворотом его запирающего элемента.
В частном случае исполнения к патрубку выгрузки присоединен фланец с кольцевым выступом, в котором выполнена кольцевая расточка, на кольцевой выступ установлена своими внутренними сторонами П-образная эластичная манжета, зафиксированная по наружным внешним сторонам кольцами, а кольцевая расточка соединена отверстием со штуцером, сообщающимся с источником сжатого газа.
Присоединение к патрубку выгрузки пневматического узла уплотнения с эластичной манжетой, выполненной с возможностью свободного прохождения над ней контейнера при его перевертывании и заполнения зазора между ними после подачи в эластичную манжету сжатого газа, позволило после перевертывания контейнера сначала подать сжатый газ в эластичную манжету и за счет ее расширения ликвидировать зазор между контейнером и патрубком выгрузки, а затем открыть кран и, тем самым, предотвратить аэрозольное загрязнение бокса выгрузки.
Выполнение привода крана с возможностью соединения с краном перевернутого контейнера и открытия крана поворотом его запирающего элемента позволило исключить вертикальное усилие на контейнер при открытии крана, увеличивающее зазор между контейнером и патрубком выгрузки и, тем самым, уменьшить аэрозольное загрязнение бокса выгрузки.
Присоединение к патрубку выгрузки фланца с кольцевым выступом, в котором выполнена кольцевая расточка, установка на кольцевой выступ своими внутренними сторонами П-образной эластичной манжеты, ее фиксирование по наружным внешним сторонам кольцами и соединение кольцевой расточки отверстием со штуцером, сообщающимся с источником сжатого газа, позволило получить общую кольцевую внутреннюю полость манжеты и расточки и соединить ее с источником сжатого газа.
Предлагаемый бокс выгрузки иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - фиг. 4.
На фиг. 1 показан бокс выгрузки с перевернутым контейнером в разрезе;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1;
на фиг. 3 - выносной элемент Б с фиг. 1 с узлом уплотнения до подачи в него сжатого газа;
на фиг. 4 - узел уплотнения после подачи в него сжатого газа.
Бокс выгрузки (см. фиг. 1 и фиг. 2) состоит из корпуса 1, опрокидывателя 2, предназначенного для перевертывания контейнера 3, в стакан 4 которого загружены порошок 5 и иглы 6. К стакану 4 последовательно прикреплены платформа 7, сетчатый сепаратор 8, кран 9 и горловина 10. Бокс выгрузки снабжен патрубком 11 выгрузки порошка 5. Опрокидыватель 2 и кран 8 снабжены приводами 12 и 13, размещенными снаружи корпуса 1.
На патрубок 11 выгрузки (см. фиг. 3 и фиг. 4) установлен фланец 14 с кольцевым выступом 15, в котором выполнена кольцевая расточка 16. На кольцевой выступ 15 установлена своими внутренними сторонами П-образная эластичная манжета 17, зафиксированная по наружным внешним сторонам кольцами 18 и 19, с общей кольцевой внутренней полостью 20 манжеты 17 и кольцевой расточки 16. Во фланце 14 от его бокового торца 21 до кольцевой расточки 16 выполнено отверстие 22 со штуцером 23, сообщающимся с источником сжатого газа (на чертежах не показан).
Кран 9 снабжен запирающим элементом 24.
Заявляемый бокс выгрузки работает следующим образом.
Контейнер 3 после автоматического вихревого смесителя и бокса охлаждения (на чертежах не показаны) поступает (см. фиг. 1) в заявляемый бокс выгрузки, в котором опрокидыватель 2 зацепляет и переворачивает контейнер 3, устанавливая его горловину 10 соосно с патрубком 11 выгрузки. При отсутствии давления в кольцевой внутренней полости 20 горловина 10 контейнера свободно проходит над манжетой 17. При переворачивании контейнера 3 порошок 5 с иглами 6 высыпается на сепаратор 7 и через его сетку на закрытый кран 8. Во внутреннюю кольцевую полость 20 через штуцер 23 и отверстие 22 подают сжатый газ, при этом манжета 17, увеличиваясь в объеме, прижимается к горловине 10, уплотняя стык между контейнером 3 и патрубком 11 выгрузки. Приводом 13 поворачивают запирающий элемент 24, открывая кран 9, и порошок 5 высыпается через патрубок 11 выгрузки, а иглы 6 остаются на сетчатом сепараторе 8. Далее закрывают кран 9 и порожний контейнер 3 возвращают опрокидывателем 2 в исходное положение для его выдачи из бокса выгрузки.