УСТРОЙСТВО ПРОВЕРКИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ДЛЯ ДВУХДВЕРНОЙ ПЕРЕХОДНОЙ СИСТЕМЫ
LEAK TEST DEVICE FOR TWO-DOOR TRANSITION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к устройству проверки герметичности для двухдверной переходной системы, имеющему повышенную надежность.
Уровень техники
В некоторых секторах промышленности, среди которых можно указать ядерный, медицинский, фармацевтический и агропродовольственный секторы, необходимо или желательно выполнять некоторые задачи в изолированной атмосфере с целью защиты окружающей среды, например, от радиоактивности, токсичности… или, наоборот, иметь возможность выполнять эти задачи в асептической или не загрязненной пылью атмосфере, или, наконец, выполнять обе эти задачи одновременно.
Перемещение приборов или продуктов из одного закрытого объема в другой, ни в коем случае не нарушая герметичность каждого из этих объемов по отношению к наружному пространству, представляет собой сложную в решении проблему. Эту проблему можно решить при помощи соединительного устройства с двойной дверью.
Такое двухдверное устройство, оснащенное приводом со многими степенями защиты, известно, например, из документа FR 2 695 343. Каждый объем закрыт дверью, установленной во фланце. Каждая дверь жестко соединена со своим фланцем при помощи байонетного соединения, и оба фланца выполнены с возможностью жесткого соединения между собой при помощи байонетного соединения.
Например, один из закрытых объемов представляет собой изолятор, а другой объем представляет собой емкость.
Классически соединительную часть, установленную на изоляторе, называют альфа-частью, и соединительную часть, установленную на емкости, называют бета-частью.
Перед соединением двух закрытых объемов необходимо убедиться, что каждый объем отвечает критериям герметичности, чтобы избежать любого риска внешнего или внутреннего загрязнения во время соединения двух закрытых объемов.
Для проверки герметичности каждого закрытого объема применяют устройство, содержащее полость, по краю проема которой установлена тонкая и относительно жесткая торическая прокладка, при этом прокладку прижимают к тонкой поверхности фланца альфа-части или бета-части и получают тестовый объем, герметичность которого проверяют по отношению к внутреннему объему емкости или изолятора. Например, в объеме создают давление заданного уровня и убеждаются, что этот уровень остается стабильным во течение времени.
Устройство крепят на альфа-части или на бета-части, например, при помощи винтов таким образом, чтобы прижать прокладку к поверхности альфа-части или бета-части.
Во время манипуляций поверхность альфа-части или бета-части, с которой прокладка должна входить в контакт, обеспечивая герметичность тестового объема с наружным пространством, подвергается действию ударов. Следовательно, возникают риски повреждения этой поверхности, и герметичность тестового объема может быть нарушена, что приводит к отрицательному результату проверки герметичности, который может быть ложным по причине отсутствия герметичности между прокладкой и поверхностью. При этом небольшой размер торической прокладки и ее жесткость не позволяют компенсировать повреждение поверхности.
Раскрытие сущности изобретения
Следовательно, настоящее изобретение призвано предложить устройство проверки герметичности по меньшей мере части двухдверной соединительной системы, обеспечивающее надежную работу.
Указанная задача решается за счет устройства проверки герметичности, которое содержит полость, имеющую проем, по краю которого установлена накачиваемая прокладка, и средства крепления указанного устройства на проверяемой части.
Устройство устанавливают на проверяемой части и прокладку накачивают таким образом, чтобы она вошла в контакт с уплотняемой поверхностью проверяемой части. Применение накачиваемой прокладки позволяет компенсировать повреждения уплотняемой поверхности. Действительно, она обладает большой гибкостью и может, таким образом, прилегать к дефектам поверхности.
Кроме того, в случае, когда крепление устройства на проверяемой части осуществляют при помощи байонетной системы, применение накачиваемой прокладки позволяет уменьшить трения и облегчает соединение. Кроме того, прокладка не рискует быть поврежденной во время крепления.
Предпочтительно средства крепления включают в себя средства, применяемые для взаимной блокировки фланцев двух закрытых объемов, например, байонетные или рычажные средства блокировки. Крепление облегчается и позволяет избегать использования других средств, например, винтов.
Устройство проверки предназначено для проверки двух закрытых объемов.
Таким образом, объектом настоящего изобретения является устройство проверки герметичности по меньшей мере части герметичной двухдверной переходной системы между двумя закрытыми объемами, при этом указанная система содержит первый и второй фланцы, выполненные с возможностью жесткого соединения между собой, и первую и вторую двери, обычно закрывающие проемы, ограниченные соответственно первым и вторым фланцами, при этом указанное устройство имеет корпус, содержащий полость, имеющую проем, средства механического соединения по меньшей мере с одним из первого и второго фланцев таким образом, чтобы полость была закрыта одним из первого и второго фланцев и одной из первой и второй дверей, и накачиваемую прокладку, предназначенную для вхождения в накачанном состоянии в контакт с одним из первого и второго фланцев и для обеспечения герметичности, позволяющей проверить герметичность между первым фланцем и первой дверью или между вторым фланцем и второй дверью.
Предпочтительно устройство содержит средства накачивания накачиваемой прокладки и средства для контроля давления в полости. Предпочтительно устройство может содержать реле давления для контроля давления в накачиваемой прокладке.
Например, корпус содержит паз по краю проема полости, в котором устанавливают накачиваемую прокладку. Предпочтительно накачиваемая прокладка в спущенном состоянии полностью заходит в паз.
Например, первый и второй фланцы переходной системы содержат средства взаимной блокировки, и средства механического соединения предпочтительно взаимодействуют со средствами блокировки по меньшей мере одного из первого и второго фланцев. Таким образом, осуществление проверки герметичности не требует применения средств дополнительного соединения.
Средства механического соединения являются, например, средствами байонетного типа.
В примере осуществления паз выходит на поверхность корпуса таким образом, что накачиваемая прокладка в накачанном состоянии входит в контакт с поверхностью первого или второго фланца, по существу параллельной поверхности первой или второй двери.
В другом примере осуществления паз выходит в полость таким образом, что накачиваемая прокладка в накачанном состоянии входит в контакт с радиально наружной периферией второго фланца.
Например, первый фланец и первая дверь являются фланцем и дверью изолятора, а второй фланец и вторая дверь являются фланцем и дверью емкости.
Объектом данного изобретения является также способ проверки герметичности по меньшей мере части герметичной двухдверной переходной системы между двумя закрытыми объемами с применением заявленного устройства проверки герметичности, при этом указанный способ содержит следующие стадии:
- Механическое соединение устройства проверки герметичности с первым или вторым фланцем.
- Накачивание накачиваемой прокладки до заданного давления.
- Цикл контроля давления в полости.
- Передача сообщения о герметичности между первым фланцем и первой дверью или между вторым фланцем и второй дверью.
Предпочтительно способ содержит этап мониторинга давления в накачиваемой прокладке в течение всего времени проверки.
Краткое описание чертежей
Данное изобретение будет более понятно из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей, на которых:
на фиг. 1 схематично показано соединение емкости с камерой при помощи герметичного двухдверного переходного устройства с использованием средств байонетного типа, вид в продольном разрезе;
на фиг. 2А схематично показан пример устройства проверки герметичности перед его установкой на изоляторе, при этом прокладка находится в ненакачанном состоянии, вид в продольном разрезе;
на фиг. 2В схематично показано устройство проверки герметичности, показанное на фиг. 2А и установленное на изоляторе, при этом прокладка находится в ненакачанном состоянии, вид в продольном разрезе;
на фиг. 2С схематично показано устройство проверки герметичности, изображенное на фиг. 2А и установленное на изоляторе, при этом прокладка находится в накачанном состоянии, вид в продольном разрезе;
на фиг. 3А схематично показан пример устройства проверки герметичности перед его установкой на емкости, при этом прокладка находится в ненакачанном состоянии, вид в продольном разрезе;
на фиг. 3В схематично показано устройство проверки герметичности, изображенное на фиг. 3А и установленное на емкости, при этом прокладка находится в ненакачанном состоянии, вид в продольном разрезе;
на фиг. 3С схематично показано устройство проверки герметичности, изображенное на фиг. 3А и установленное на емкости, при этом прокладка находится в накачанном состоянии, вид в продольном разрезе.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематично представлен пример двухдверной переходной системы.
В дальнейшем описании два закрытых объема, герметичность которых необходимо проверить до их соединения, соответствуют соответственно изолятору 10 и емкости 12. Однако понятно, что изобретение можно применять также в случае, когда закрытые объемы представляют собой не ограничительно, например, один - перчаточный бокс, а другой - емкость или перчаточный бокс.
Изолятор 10 ограничен стенкой 14, при этом на фигурах показана только ее часть. Классически он оснащен, например, средствами дистанционного манипулирования, такими как дистанционные манипуляторы и/или перчатки (не показаны), жестко соединенными со стенкой 14, благодаря которым централизованным механизмом управления можно управлять изнутри этой камеры 10. Емкость 12 тоже ограничена стенкой 16, как показано, в частности, на фиг. 1.
Герметичное двухдверное переходное устройство в основном содержит фланец 18 изолятора, фланец 20 емкости, дверь 22 изолятора, обычно перекрывающую круглый проем, ограниченный фланцем 18 изолятора, и дверь 24 емкости, обычно перекрывающую проем, ограниченный фланцем 20 емкости. Фланец 18 изолятора и фланец 20 емкости закреплены соответственно на стенке 14 камеры 10 и на стенке 16 емкости 12. В этом примере дверь изолятора 22 шарнирно соединена с фланцем 18 изолятора при помощи шарнира 26.
Средства, обозначенные общей позицией 28, позволяют управлять открыванием и закрыванием дверей 22 и 24.
Например, крепление двери 24 емкости на фланце 20 емкости обеспечивают при помощи байонетного соединения, как описано в документе FR 2 695 343. Например, для обеспечения соединения фланца 20 емкости с фланцем 18 изолятора и соединения двери 24 емкости с дверью 22 изолятора герметичная двухдверная переходная система содержит также два других байонетных соединения, обозначенных соответственно позициями 32 и 34. Все три байонетных соединения 30, 32 и 34 расположены таким образом, чтобы после стыковки фланца 20 емкости с фланцем 18 изолятора поворот емкости 12 вокруг ее оси, например, по часовой стрелке, привел к соединению фланца 20 емкости и фланца 18 изолятора, к соединению двери 24 емкости и двери 22 изолятора и к отсоединению двери 24 емкости от фланца 20 емкости. Эти две последние операции происходят последовательно таким образом, чтобы открывание емкости происходило только после соединения двери 24 емкости с дверью 22 изолятора с образованием двойной двери.
Узел, образованный фланцем изолятора и дверью изолятора, обычно называют «альфа-частью». Узел, образованный фланцем емкости и дверью емкости, обычно называют «бета-частью».
Как правило, двухдверная переходная система имеет симметрию тела вращения вокруг оси Х, которая является осью фланца изолятора.
На фиг. 2А-2С показано устройство D1 проверки герметичности, установленное на альфа-части, в двух разных состояниях.
На фиг. 2А-2С можно детально увидеть дверь 22 альфа-части. Она содержит прокладку 23, установленную на наружной стороне 22.1 и на наружной периферии фланца 18. Прокладка 23 расположена одновременно на наружной стороне 22.1 двери и на ее боковом крае 22.2. Прокладка 23 обеспечивает, с одной стороны, уплотнение между дверью 22 изолятора и фланцем 18 изолятора и уплотнение между наружной стороной двери 22 изолятора и наружной стороной двери 24 емкости, изолируя эти наружные стороны от внутреннего пространства закрытых объемов.
Прокладка 23 закреплена на двери 22 изолятора при помощи кольцевого буртика 25, называемого «пяткой» и установленного в кольцевом пазу 21, выполненном в двери 22 изолятора.
Между прокладкой 23 и фланцем 18 изолятора могут возникнуть потенциальные утечки, показанные в виде стрелки F1; и утечка между дверью 22 и прокладкой 23 на уровне монтажа пятки 25, показанная в виде стрелки F2.
Проверочное устройство D1 выполнено с возможностью обнаруживать утечки F1 и F2. Проверочное устройство D1 содержит корпус или головку 36, ограничивающую полость 38, содержащую дно 40, боковую стенку 42 и проем 44 противоположно ко дну. Полость 38 расположена вдоль продольной оси Х1.
Корпус 36 содержит паз 46, окружающий проем 44, и накачиваемую прокладку 48, установленную в пазу 46. В ненакачанном состоянии (фиг. 2А и 2В) накачиваемая прокладка 48 предпочтительно не выступает из паза, что позволяет уменьшить трения во время соединения проверочного устройства D1 с альфа-частью. Кроме того, прокладка защищена. Например, накачиваемая прокладка 48 приклеена своей стороной, противоположной к стороне, которая должна расширяться.
Накачиваемая прокладка выполнена, например, из эластомера, например, из силикона, из стирол-бутадиена или SBR (styrene-butadiene rubber в англо-саксонской терминологии), из EPDM (мономер этилен-пропилен-диена), из фторполимера, например, из FKM, из гидрированного нитрила или HNBR (hydrogenated nitrile butadiene rubber в англо-саксонской терминологии).
Диаметр полости выбирают таким образом, чтобы накачиваемая прокладка 48 в накачанном состоянии не закрывала зоны потенциальной утечки F1 и F2 изолятора. Предпочтительно корпус выполнен таким образом, что не входит в контакт с прокладкой 23. Размеры корпуса рассчитаны таким образом, чтобы край паза 46, смежный с проемом 44, иначе говоря, перегородка между пазом 46 и проемом 44 не входила в контакт с прокладкой 23. Позиционирование проверочного устройства D1 обеспечивают при помощи средств крепления, например, байонетных средств блокировки; в соединенном состоянии корпус и, в частности, внутренний край паза 46 является достаточно коротким, чтобы не соприкасаться с прокладкой 23.
Проверочное устройство D1 содержит средства 50 механического соединения корпуса 36 с альфа-частью, в частности, корпуса с фланцем 18 изолятора таким образом, чтобы прокладка 48 в накачанном состоянии входила в контакт с наружной стороной 18.1 фланца 18 изолятора.
Предпочтительно средства 50 механического соединения взаимодействуют со средствами жесткого соединения фланца 20 емкости с фланцем 18 изолятора. В описанном примере речь идет о байонетных средствах. Таким образом, средства 50 механического соединения идентичны со средствами, выполненными на фланце 20 емкости, поскольку устройство D1 устанавливают на фланце вместо емкости.
В примере, представленном на фиг. 2А-2С, средства механического соединения содержат проушины 52, заходящие в паз 54 фланца 18 изолятора и блокируют поступательное движение обоих фланцев 18, 20.
В варианте средства механического соединения могут быть средствами защелкивания, завинчивания…
Устройство D1 может также содержать средства 56 для накачивания накачиваемой прокладки 48.
Средства 56 содержат пневматическое соединение 60 между накачиваемой прокладкой 48 и, например, пневматическим насосом. Предпочтительно средства 56 содержат средства 64 мониторинга давления в накачиваемой прокладке 48 по отношению к заранее определенному заданному значению, что позволяет проверять ее состояние и/или монтаж устройства на фланце 18 изолятора.
Например, средства 64 мониторинга содержат реле давления. Реле давления контролирует падение давления. Заранее определенное заданное значение соответствует значению давления накачивания прокладки, которое фиксируют заранее. Реле давления сравнивает заранее определенное заданное значение и реальное измерение давления прокладки. Если отклонение между заданным значением и измерением превышает порог; например, если прокладка пробита, реле давления передает сигнал, например, тревожный сигнал в виде светового сигнала. Это позволяет проверить, что давление остается стабильным в течение всего времени проверки и что условия проверки подтверждаются. Во время накачивания реле давления подает команду на остановку насоса, когда достигается давление накачивания прокладки.
Устройство D1 содержит, например, насос 62 для создания определенного уровня давления в герметичной полости и средства 58 для отслеживания изменения уровня давления в течение времени в полости 38 и для обеспечения проверки герметичности, связанные со средствами оповещения оператора об изменении давления в виде экрана или светового сигнала, цвет которого меняется в зависимости от обнаружения или не обнаружения утечки.
Далее следует описание работы устройства проверки герметичности.
Сначала проверочное устройство D1 приближают к альфа-части (фиг. 2А), затем жестко соединяют с альфа-частью (фиг. 2В), при этом накачиваемая прокладка 48 находится в спущенном состоянии. Для этого средства 50 механического соединения взаимодействуют с фланцем 18 изолятора. В этом примере соединение получают при помощи байонетных средств. Например, устройство приближают в осевом направлении к фланцу 18 изолятора, при этом ось Х и ось Х1 являются по существу коллинеарными, затем корпус устройства поворачивают вокруг оси Х, обеспечивая осевую блокировку корпуса 36 на фланце 18 изолятора. Поскольку накачиваемая прокладка 48 не выступает из паза 46, она не трется о фланец 18 изолятора, что уменьшает трения, облегчает монтаж и снижает риски повреждения прокладки, например, риски ее пробоя (фиг. 2В).
3
Затем накачиваемую прокладку 48 накачивают, и она входит в контакт с наружной стороной 18.1 фланца 18 изолятора и обеспечивает герметичный контакт в пазу 46 и на наружной стороне 18.1. Предпочтительно давление в прокладке контролируют (фиг. 2С). Вместе с альфа-частью корпус и накачиваемая прокладка 48 образуют объем V, герметичность которого необходимо проверить относительно внутреннего пространства изолятора. Активируют средства 58 контроля. В полости 38 создают определенное давление и отслеживают изменение его значения. Обычно объем V составляет несколько см.
Если значение давления в полости 38 изменяется, делают вывод, что между прокладкой и дверью 22 изолятора и/или фланцем 18 существует(ют) утечка(и). Сигнал предупреждает оператора о положительном или отрицательном результате проверки герметичности.
5
Во время проверки герметичности накачиваемую прокладку 48 накачивают, например, до максимального давления порядка 2.10 Па, и давление в полости понижают, например, примерно на -4000 Па по отношению к наружному пространству.
Заявленное устройство D1 позволяет производить более надежные тесты.
Действительно, накачиваемая прокладка является более гибкой, чем торическая прокладка. Она прилегает к опорной поверхности фланца по мере своего накачивания. В случае дефектов на опорной поверхности, например, насечки или углубления, накачиваемая прокладка адаптируется и компенсирует в определенной степени поверхностные дефекты. Таким образом, значительно снижаются риски ложных отрицательных результатов, связанные с дефектом герметичности между проверочным устройством и альфа-частью.
Кроме того, проверочное устройство является более прочным, поскольку накачиваемая прокладка защищена в пазу, и снижены риски толчков, ударов, царапин, насечек, которые могут помешать проверке герметичности.
Кроме того, преимуществом применения накачиваемой прокладки является получение большей площади контакта и, следовательно, более значительной площади уплотнения, чем в случае торической прокладки.
Монтаж проверочного устройства является быстрым и относительно простым. Риски ошибочных проверок практически устраняются.
На фиг. 3А-3С показано устройство D2 проверки герметичности, специально адаптированное для проверки герметичности бета-части. Фланец 20 емкости содержит прокладку 27, аналогичную прокладке 23, установленной на двери 22 изолятора.
Устройство D2 очень похоже на устройство D1, поскольку в нем тоже применяют накачиваемую прокладку для ограничения герметичной полости с бета-частью. Оно отличается от устройства D1 тем, что накачиваемая прокладка 148 входит в контакт с радиально наружной периферией фланца 20 емкости. Устройство D2 имеет продольную ось Х1’.
Корпус 136 содержит полость 138, ограниченную дном 140 и боковой стенкой 142, проем 144 диаметром, меньшим внутреннего диаметра полости, чтобы ограничивать радиальный паз 146 в корпусе, в котором устанавливают накачиваемую прокладку 148.
Например, накачиваемую прокладку 148 приклеивают ее стороной, противоположной к стороне, которая должна расширяться. Накачиваемую прокладку 148 приклеивают на дне радиального паза 146. Примеры материалов, приведенные для прокладки 48, можно применить также для прокладки 148.
Предпочтительно проем 144 имеет радиально внутренний скошенный край, облегчающий монтаж корпуса на бета-части.
3
Монтаж устройства на бета-части осуществляют таким образом, чтобы оставить зазор между свободной стороной бета-части и дном 140 полости 138 с целью образования проверочного объема V’ между бета-частью и устройством и чтобы избежать перекрывания зон потенциальных утечек F1’ и F2’. Обычно объем V’ составляет несколько см.
В примере, представленном на фиг. 3А-3С, проверочное устройство D2 выполнено с возможностью своего соединения с бета-частью при помощи соединения байонетного типа. В этом примере устройство D2 содержит проушины 152, расположенные в радиальном пазу 146 между дном полости 138 и прокладкой 148 и взаимодействующие с наружным периферическим краем фланца 20 емкости.
В варианте средства механического соединения могут быть средствами защелкивания, завинчивания…
Как и устройство D1, устройство D2 может тоже содержать средства 156 для накачивания накачиваемой прокладки 148.
Средства 156 содержат пневматическое соединение 160 между накачиваемой прокладкой 148 и, например, пневматическим насосом. Крайне предпочтительно средства 156 содержат средства 164 мониторинга для отслеживания давления в накачиваемой прокладке 148 по отношению к заранее определенному заданному значению, что позволяет проверять ее состояние и/или монтаж устройства на фланце 20 емкости.
Например, средства 164 мониторинга содержат реле давления. Реле давления контролирует падение давления. Заранее определенное заданное значение соответствует значению давления накачивания прокладки, которое фиксируют заранее. Реле давления сравнивает заранее определенное заданное значение и реальное измерение давления прокладки. Если отклонение между заданным значением и измерением превышает порог; например, если прокладка проколота, реле давления передает сигнал, например, тревожный сигнал в виде светового сигнала. Это позволяет проверить, является ли давление стабильным в течение всего времени проверки и выполняются ли условия проверки. Во время накачивания реле давления подает команду на остановку насоса, когда достигается давление накачивания прокладки.
Устройство D2 содержит, например, насос 162 для создания определенного уровня давления в герметичной полости и средства 158 для отслеживания изменения уровня давления в течение времени в полости 138 и для обеспечения проверки герметичности, связанные со средствами оповещения оператора об изменении давления в виде экрана или светового сигнала, цвет которого меняется в зависимости от обнаружения или не обнаружения утечки.
Проверка герметичности бета-части при помощи устройства D2 происходит по существу так же, как и проверка герметичности альфа-части при помощи устройства D1. Устройство D2 блокируют на бета-части (фиг. 3В), накачиваемую прокладку 148 накачивают (фиг. 3С), ограничивая объем V’, давление которого необходимо контролировать.
В этом примере выполнения устройства D2 прокладка входит в контакт с опорной поверхностью, расположенной на дне паза, который является относительно защищенным от возможных ударов, которым может подергаться емкость во время ее перемещений. Кроме того, речь идет о механически обработанной поверхности, которая, таким образом, имеет хорошее поверхностное состояние, и поверхность является широкой относительно поверхности фланца, с которой известные проверочные устройства входят в контакт. Это позволяет значительно снизить риски плохого уплотнения между фланцем бета-части и накачиваемой прокладкой во время проверки.
Однако, в варианте устройство D2 может быть выполнено таким образом, чтобы накачиваемая прокладка входила в контакт с передней стороной фланца, с использованием фланца емкости большей площади. В этом случае можно также предусмотреть использование устройства проверки герметичности альфа-части для проверки герметичности бета-части.
В описанных примерах соединение между проверочным устройством и альфа-частью или бета-частью получают при помощи средств байонетного типа, которые являются средствами взаимной блокировки между фланцами изолятора и емкости.
С одной стороны, проверочное устройство можно закрепить на проверяемой части при помощи средств, отличных от средств, обеспечивающих соединение между двумя фланцами, однако это повышает сложность, в частности, бета- и/или альфа-части. Например, устройство можно закрепить на проверяемой части при помощи винтов, рычажной системы, средств защелкивания.
С другой стороны, фланцы можно блокировать друг с другом при помощи средств, отличных от байонетных средств, например, при помощи рычажных средств, кулачковых средств… Кроме того, эти средства могут взаимодействовать с проверочным устройством для обеспечения его крепления.
Использование для крепления проверочного устройства на проверяемой части средств, применяемых для взаимной блокировки фланцев, позволяет оператору избегать применения разных способов блокировки/крепления, что снижает риски плохого манипулирования.