ШЛЮЗ ДЛЯ ВВОДА ПЕРСОНАЛА В ОБИТАЕМУЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ КАМЕРУ

Полезная модель относится к области устройств для ввода персонала в обитаемую технологическую камеру, заполненную газом высокой чистоты -аргоном, гелием).
Предлагаемое техническое решение может быть использовано в области высокотемпературной обработки химически активных металлов -волфрама, молибдена, ниобия, титана, циркония и др. и сплавов на их основе, в том числе компактных и порошковых наноструктурированных материалов.
Известен шлюз [1,] для ввода персонала, работающего в герметизируемых защитных костюмах, в обитаемую камеру, в котором в процессе ввода персонала воздух из шлюза вытесняется газом, адекватным по составу газу, находящемуся в обитаемой камере. Шлюз включает в себя герметизируемый корпус, выполненный в форме параллелепипеда, герметизируемую дверь для входа персонала в шлюз, герметизируемую дверь для выхода персонала из шлюза в обитаемую камеру, иллюминаторы на каждой двери для наблюдения за вводимым персоналом, патрубок с затвором в нижней части корпуса для подачи в шлюз вытесняющего газа, патрубок с затвором для удаления из шлюза вытесняемого газа. В шлюзе установлено устройство для подключения телефонов и микрофонов, находящихся в защитном костюме, к системе телефонной связи, находящейся вне шлюза, и для подачи электропитания в ранцевый блок обеспечения дыхания персонала.
К недостаткам прототипа относится следующее:
- Форма корпуса шлюза в процессе продувки его вытесняющим газом не исключает образования застойных и плохо вентилируемых зон с высоким остаточным содержанием воздуха и паров воды, что приводит к повышенному загрязнению газа в обитаемой камере примесями кислорода, азота и паров воды и к повышенному расходу вытесняющего газа, имеющего высокую стоимость.
- Отсутствие устройств для подключения средств контроля состава и давления газа в шлюзе затрудняет поддержание оптимального режима продувки шлюза вытесняющим газом.
- Отсутствие устройства для выравнивания давлений газов в шлюзе и в обитаемой технологической камере усложняет разгерметизацию и открытие двери между шлюзом и камерой.
- Использование ранцевого блока обеспечения дыхания персонала приводит к загрязнению газа и в шлюзе и в камере продуктами метаболического обмена человека.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является разработка конструкции шлюза, который позволит:
- снизить загрязнение газовой среды и уменьшить расход вытесняющего газа;
- осуществлять контроль состава и давления газа в шлюзе для поддержания экономически оптимального режима продувки;
- обеспечивать выравнивание давления газовых сред в шлюзе и технологической камере;
- исключить загрязнение газовой среды продуктами метаболического обмена человека.
Указанный технический результат достигается за счет того, что предлагается шлюз для ввода персонала в обитаемую технологическую камеру, состоящий из герметичного корпуса, на котором установлены две герметичные двери, два иллюминатора визуального контроля и устройство для подключения системы телефонной связи, в нижней части корпуса расположены перфорированный пол и патрубок с затвором для подачи в шлюз вытесняющего газа, а в верхней части - патрубок с затвором для отвода вытесняемого газа, согласно полезной модели перед патрубком с затвором для подачи вытесняющего газа дополнительно установлен диффузор с распределителем потока, а перед патрубком с затвором для отвода вытесняемого газа дополнительно установлен конфузор, в средней части боковых стенок корпуса шлюза установлены попарно штуцера с вентилями для подачи воздуха в защитные костюмы персонала и для удаления из них продуктов метаболического обмена, в средней части боковой стенки корпуса шлюза установлен патрубок с затвором для соединения внутреннего пространства шлюза с внутренним пространством технологической камеры для выравнивания давлений газовых сред в шлюзе и камере, в средней части боковой стенки корпуса шлюза установлена трубка с вентилем для подключения тягонапоромера с целью измерения давления газовой среды в шлюзе в процессе его продувки вытесняющим газом, на патрубке отвода вытесняемого газа дополнительно установлена трубка с вентилем для подключения кислородного газоанализатора для измерения концентрации кислорода в вытесняемом газе, на патрубке вытесняющего газа установлен расходомер для измерения расхода газа, на стенке конфузора дополнительно установлены два иллюминатора для освещения внутреннего пространства шлюза.
Снижение загрязнения газовой среды и расхода вытесняющего газа происходит за счет улучшения формы шлюза вводом в его конструкцию диффузора с распределителем потока вытесняющего газа и конфузора потока вытесняемого газа, исключающих образование застойных и плохо вентилируемых зон в шлюзе.
Установление оптимального режима продувки и снижение расхода вытесняющего газа достигается установкой на патрубке вытесняемого газа трубки с запорным вентилем для присоединения кислородного газоанализатора для определения остаточной концентрации кислорода в вытесняемом газе и установкой на патрубке вытесняющего газа расходомера, фиксирующего расход газа и тягонапоромера для измерения давления газа в шлюзе.
Обеспечение выравнивание давления газовых сред в шлюзе и технологической камере обеспечивается установкой патрубка с запорным вентилем для соединения внутреннего пространства шлюза с внутренним пространством технологической камеры.
Исключение загрязнения газовой среды продуктами метаболического обмена человека обеспечивается установкой двух штуцеров для подачи воздуха в защитные костюмы персонала и двух штуцеров для удаления из защитных костюмов продуктов метаболического обмена.
На Фиг.1 представлен чертеж предлагаемой конструкции шлюза. Шлюз состоит из: герметизируемого корпуса 1, герметизированных дверей 2, 3, двух иллюминаторов для визуального контроля 4, устройства для подключения телефонной связи 5, перфорированного пола 6, патрубка 7 и затвора 8 для подачи в шлюз вытесняющего газа, патрубка 9 и затвора 10 для удаления из шлюза вытесняемого газа, диффузора 11, распределителя потока вытесняющего газа 12, конфузора 13, штуцера 14 и вентиля 15 для подачи воздуха в костюм, штуцера 16 и запорного вентиля 17 для удаления из защитных костюмов продуктов метаболического обмена, патрубка 18 и затвора 19 для соединения внутреннего пространства шлюза с внутренним пространством камеры, штуцера 20 и запорного вентиля 21 для присоединения тягонапоромера 22 к внутреннему пространству шлюза, штуцера 23 и запорного вентиля 24 для подачи вытесняемого газа на кислородный газоанализатор 25, расходомера вытесняющего газа 26,
Использование шлюза для ввода персонала осуществляется следующим образом:
Персонал, обслуживающий шлюз открывает дверь 2, подключает защитные костюмы двух операторов к штуцерам и вентилям 14, 15, 16, 17 и устройству 5 для обеспечения воздухоснабжения и телефонной связи. Открывают затвор 10, вентиль 24 и вентиль 21 для обеспечения возможности удаления из шлюза вытесняемого газа, контроля содержания кислорода в вытесняемом газе и контроля давления газа в шлюзе в процессе его продувки вытесняющим газом. Два оператора входят в шлюз. Персонал, обслуживающий шлюз, закрывает и герметизирует дверь 2, открывает затвор 8 для подачи вытесняющего газа в шлюз и контролирует процесс продувки шлюза вытесняющим газом используя расходомер 26, тягонапоромер 22 и кислородный анализатор 25. После того, как кислородный анализатор 25 зафиксирует отсутствие кислорода в вытесняемом газе, персонал закрывает затвор 8 и затем закрывает затвор 10. Открывает затвор 19. После выравнивания давлений газов в шлюзе и в камере операторы, находящиеся в камере, корректируют режим воздухообмена в защитных костюмах. По окончании корректировки режима воздухообмена персонал, обслуживающий шлюз, закрывает затвор 19. Операторы, находящиеся в шлюзе, разгерметизируют и открывают дверь 3, и входят в обитаемую технологическую камеру.
В ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» были проведены испытания предлагаемой полезной модели, которые показали, что по сравнению с прототипом: объем шлюза, из которого воздух вытесняется аргоном уменьшен в 1,45 раза, площадь внутренней поверхности шлюза, контактирующая с воздухом, снижена в 1,2 раз, кратность обмена вытесняющего газа снижена в 3,1 раза, время процесса ввода персонала в камеру снижено 2,4 раза, прирост концентрации кислорода в аргоне в камере снижен 1,9 раза, что значительно снизило эксплуатационные затраты на доочистку аргона перед выполнением высокотемпературной обработки материалов в камере.
Использование предлагаемого технического решения эффективно для ввода персонала в герметизируемых защитных костюмов в обитаемые технологические камеры, заполненные инертным газом высокой чистоты, используемые для высокотемпературной обработки химически активных металлов -вольфрама, молибдена, ванадия, ниобия, титана, циркония) и сплавов на их основе при лимитируемых загрязнении инертного газа примесями кислорода, азота, паров воды, поступающими из шлюза в технологическую камеру, расходе дорогого вытесняющего газа и времени процесса ввода.
Источник информации:
1 InFab Hot Works Refractory Metals. Steel Industry Week, v.l46, №23-24, 1960, p.116-117. - прототип