УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ДНА БАССЕЙНА ВЫДЕРЖКИ, ЗАПОЛНЕННОГО ВОДОЙ И КАССЕТАМИ С ОТВС
DEVICE FOR MECHANICAL CLEANING OF BOTTOM IN COOLING POND FILLED WITH WATER AND CASSETTES WITH RADIATED FUEL ASSEMBLIES

Область техники
Изобретение относится к устройствам для удаления мусора, содержащего ил и металлические объемные детали, с участка дна бассейна, заполненного водой и отработанными тепловыделяющими сборками (ОТВС).
Предшествующий уровень техники
На дне бассейна выдержки, заполненного водой и кассетами с ОТВС, с течением времени накапливаются ил и взвеси. Кроме этого на дно бассейна в результате проведения технологических операций могут упасть гайки, болты и другие посторонние предметы массой до 3 кг, являющиеся концентраторами напряжения. При установке в бассейн кассет с ОТВС дно кассеты должно касаться ровного дна бассейна. Если дно кассеты с ОТВС касается концентраторов напряжения, то могут возникнуть напряжения в облицовке дна бассейна, что повлечет за собой повреждение дна бассейна и утечку воды из него.
Известно устройство для механической очистки дна радиального отстойника, описанное в патенте РФ №2335323, кл. B01D 21/18 от 15.09.2006, авторы Немировский П.И., Евдокимов А.А., Смирнов В.Н., Трухин Ю.А. Устройство содержит водило в виде моста с приводом, на водиле закреплена ступица со скребком. Скребки во время работы совершают сложные планетарные движения. Они вращаются каждый вокруг своей оси и вокруг одной общей оси.
Устройство очищает дно радиального отстойника, сгребая ил в приямок, из которого он удаляется за пределы отстойника. Скребки сконструированы таким образом, что ил сгребается от периферии к центру в приямок. Недостатком аналога можно 'считать то, что для очистки дна требуется наличие приямка. Без него скребки быстро заполняются илом и перестают работать.
В качестве прототипа было выбрано устройство для очистки отстойника от радиоактивных донных отложений, описанное в патенте РФ №2089951, кл G21F 9/34, от 11.01.1995, авторы Бараков Б.Н., Маринин Ю.В., Ревенко Ю.А., Носухин А.В. Устройство содержит двигатели, соединенные электрическим кабелем с источником питания, расположенным на надводной части, которая соединена с подводной частью. Подводная часть содержит горизонтальный вал с двумя разнонаправленными винтовыми шнеками.
В качестве недостатка можно отметить, что данное устройство требует много свободного места в бассейне для проведения очистки дна. Лучше всего оно применимо в бассейне, заполненном только водой. Для бассейнов выдержки, в которых находятся в воде кассеты с ОТВС, это устройство практически неприменимо.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов устройства, упрощение очищения от концентраторов напряжения малых участков дна бассейна, заполненного водой и кассетами с ОТВС.
Технический результат заключается в размещении двигателя рядом со шнеком и уменьшении передаточных механизмов от двигателя к шнеку, конструкция двухосевого вращения шнеков для сдвигания концентраторов от центра к периферии.
Этот результат достигается тем, что в устройстве для механической очистки дна бассейна выдержки, заполненного водой и кассетами с ОТВС, состоящем из двигателей, соединенных электрическим кабелем с источником питания, расположенным вместе с механизмом спуска-подъема на надводной части, которая соединена с подводной частью, содержащей горизонтальный вал с двумя разнонаправленными шнеками, согласно изобретению устройство снабжено двумя вертикальными валами шестернями, втулкой, шестернями, рамой и конической передачей. При этом первый вертикальный вал соединен хотя бы с одной шестерней, конической передачей и с горизонтальным валом, второй вертикальный вал соединен хотя бы с одной шестерней, зацепленной с шестерней первого вала, втулкой и рамой. Надводная и подводная части соединены тросом с навитым вокруг него электрическим кабелем с возможностью скольжения троса внутри навивки. Хотя бы один двигатель, втулка, шестерни и вертикальные валы смонтированы в полости подводной части, образованной станиной, герметично присоединенной к крышке.
Механизм спуска-подъема может быть выполнен в виде лебедки.
Нижний конец троса может быть жестко прикреплен к крышке подводной части.
Верхний конец троса может быть прикреплен к механизму спуска-подъема на надводной части.
Двигатель может быть соединен с валами с возможностью передачи движения от двигателя к валам.
Второй вертикальный вал в полости может быть смонтирован со вторым двигателем с возможностью передачи движения от двигателя к валу.
Горизонтальный вал может быть смонтирован под станиной.
Горизонтальный вал может быть соединен с вертикальным валом с возможностью вращения горизонтального вала вокруг вертикального.
Станина может быть снабжена опорными ножками.
Для уменьшения габаритов устройства был применен более компактный механизм доставки подводной части на дно бассейна, действующий по принципу вертикального спуска-подъема, а именно лебедка. Для питания двигателей в подводной части используется трос с навитым вокруг него электрическим кабелем с возможностью скольжения троса внутри навивки. Все это, а также приближение двигателя к шнеку позволило уменьшить габариты устройства и упростить его без ущерба для задачи очищения участка дна бассейна.
Подводная часть устройства имеет близкую к цилиндрической форму, при этом дно подводной части имеет размеры, равные или чуть больше размеров дна ОТВС, находящихся в бассейне выдержки. Для этого подводная часть составляется из герметично скрепленных между собой станины и крышки. В полости, образованной станиной и крышкой, на станине монтируются вертикальные валы и двигатель. Под станиной монтируется горизонтальный вал с двумя разнонаправленными шнеками, Возможны варианты, когда один двигатель приводит в движение оба вала, а можно организовать для каждого вала свой двигатель. При этом первый двигатель вращает вертикальный вал, а второй двигатель вращает горизонтальный вал с двумя разнонаправленными шнеками. Шнеки вращаются вокруг двух валов, по сложной траектории, очищая дно бассейна под тем местом, где располагается устройство, отбрасывая концентраторы напряжения за пределы устройства. В результате получается очищенная площадь дна в виде круга.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен общий вид устройства.
На фиг.2 представлен разрез подводной части устройства с двумя двигателями.
На фиг.3 представлен разрез подводной части устройства с одним двигателем.
Варианты осуществления изобретения
Как показано на фиг.1, устройство состоит из надводной части 1 и подводной части 2. Надводная часть 1 устанавливается на металлический настил 3 над бассейном выдержки. На надводной части 1 закреплен механизм спуска-подъема например в виде лебедки 4 для опускания и подъема подводной части 2 на дно бассейна. На надводной части 1 также закреплены источники питания, например, в виде аккумуляторных батарей 5 для работы лебедки 4 и для питания механизмов подводной части 2.
Связь между подводной 2 и надводной 1 частями обеспечивается тросом 6, вокруг которого навит электрический кабель 7 в виде упругой пружины с возможностью скольжения троса 6 внутри навивки кабеля 7. Такая связь надводной 1 и подводной 2 частей позволяет упростить конструкцию и уменьшить габариты устройства.
Как показано на фиг.2, подводная часть 2 устройства содержит станину 8 с опорными ножками 9, на которой смонтированы электродвигатели постоянного тока 10 и 11. Электродвигатель 10 жестко связан с первым вертикальным валом 12 и через коническую передачу 13 с горизонтальным валом 14. Электродвигатель 11 жестко связан со вторым вертикальным валом 15, на котором закреплена шестерня 16, которая находится в зацеплении с шестерней 17. Шестерня 17 жестко скреплена с верхним концом втулки 18, нижний конец которой жестко скреплен с рамой 19. В раме 19 закреплен вал 14 с возможностью вращения его в раме 19 вокруг горизонтальной оси. На валу 14 жестко закреплены два разнонаправленных шнека 20 и 21. Рама 19, вал 14, коническая передача 13, шнеки 20 и 21 образуют вместе шнековый узел 22.
Первый вертикальный вал 12 совмещен с центральной вертикальной осью симметрии подводной части 2. Станина 8 сверху герметично закрыта крышкой 23, в которой находится герметичный разъем 24 для подключения электродвигателей 10 и 11 к кабелю 7, который другим своим концом крепится к батарее 5 на надводной части 1 (на фиг.1). В крышку 23 жестко вмонтирован рым-болт 25 для крепления троса 6, соединяющего части 2 и 1 устройства.
Размещение двигателей 10 и 11 в подводной части 2 рядом с валами 12, 14 и 15 позволяет минимизировать передачи от двигателей к валам. Это существенно упрощает конструкцию и уменьшает габариты устройства.
Устройство работает следующим образом.
Опору 1 с лебедкой 4 и аккумулятором 5 устанавливают и закрепляют на металлическом настиле 3 над тем местом в бассейне, куда предполагается поставить на хранение кассеты с ОТВС. В настиле 3 имеется технологическое отверстие 26, в которое опускают подводную часть 2. Включают лебедку 4, трос 6 разматывается и опускает подводную часть 2 в воду до касания дна бассейна. Кабель 7 при этом в виде пружины растягивается, позволяя тросу 6 двигаться внутри навивки. Подводная часть 2 должна встать вертикально на дно бассейна, при этом станина 8 должна опираться на дно бассейна тремя опорными ножками 9.
При подаче напряжения от батареи 5 по кабелю 7 через разъем 24 на двигатели 10 и 11 выходные валы двигателей начинают вращаться. Двигатель 10 вращает вал 12, далее через коническую передачу 13 вращение передается валу 14, который вращается вокруг своей горизонтальной оси.
От двигателя 11, смонтированного рядом с двигателем 10, вращение передается валу 15, далее шестерне 16, шестерне 17, втулке 18, раме 19. Рама 19 является частью шнекового узла 22. Шнековый узел 22 вращается вокруг вертикальной оси симметрии под воздействием двигателя 10.
Шнеки 20 и 21 имеют разнонаправленную винтовую направленность, при вращении вала 14 вокруг своей оси шнеки 20 и 21 убирают концентраторы напряжения 27 от центра подводной части 2 к периферии. При этом очищается пространство под шнеками 20 и 21, имеющее площадь прямоугольника. Горизонтальный вал 14 вращается еще и вокруг вертикального вала 12, соответственно шнеки 20 и 21 вращаются вокруг оси вала 14 и вокруг оси вертикального вала 12, при этом очищают пространство под дном станины 8 в виде круга. Вращение шнеков 20 и 21 вокруг двух осей является сложным. При неподвижном положении подводной части 2 очищается требуемая площадь дна бассейна, на которой стоит подводная часть 2. Отпадает необходимость дополнительного передвижения части 2 по дну бассейна для охвата необходимой площади очищения дна. Это упрощает очищение дна бассейна.
Можно использовать в подводной части 2 один двигатель 10. Для этого, как показано на фиг.3, к валу 12 жестко прикреплена шестерня 28, а к валу 15 жестко прикреплена шестерня 29. Шестерни 28 и 29 находятся между собой в зацеплении.
Двигатель 10 вращает вал 12, движение передается к шестерне 28. далее к шестерне 29, далее через вал 15 на шестерню 16, от нее к шестерне 17 на втулку 18. Дальнейшее вращение элементов конструкции аналогично описанному выше алгоритму.
Спустя некоторое время, достаточное для удаления всех концентраторов напряжения 27, двигатели 10 и 11 выключают, включают лебедку 4 и достают подводную часть 2 из бассейна. Можно передвинуть устройство на новое место, где необходимо очистить участок дна бассейна и повторить описанный выше процесс. По окончании очистки всех необходимых участков дна бассейна на очищенные площади дна бассейна можно устанавливать кассеты с ОТВС.
Промышленная применимость
Изобретение относится к устройствам очистки дна бассейна, заполненного водой и кассетами с ОТВС. Изобретение может быть использовано для очистки участков дна под водой при малых объемах свободного пространства под водой. При использовании изобретения упрощается конструкция, уменьшаются габариты устройства, упрощается процесс очищения участков дна бассейна.
Из приведенных вариантов выполнения устройства вытекает реальность его применения в промышленности.