МОБИЛЬНЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ БОКС ДЛЯ ВСКРЫТИЯ УПАКОВОК С РАДИОАКТИВНЫМИ, ХИМИЧЕСКИМИ И/ИЛИ ТОКСИЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Полезная модель относится к области химической и радиоактивной безопасности, а именно к защитным камерам с перчатками, а также к механизированным устройствам для проведения работ, связанных с обеспечением безопасности при вскрытии и/или утилизации упаковок, содержащих химические, токсичные, радиоактивные и/или другие вещества, в том числе на месте их обнаружения.
Вскрытие упаковок с радиоактивными, химическими и/или токсичными материалами сопряжено с опасностью возникновения нештатных ситуаций (аварий), таких как возгорание, взрыв и/или выброс (осыпание) содержимого вскрываемых упаковок. Учитывая тяжесть последствий аварий, вскрытие упаковок осуществляют внутри различных камер или боксов. В настоящее время для вскрытия упаковок необходимо выполнение различных условий, таких как мобильность бокса для вскрытия упаковок на месте их обнаружения, герметичность для исключения утечки радиоактивных, химических и/или токсичных материалов и иных. Указанные условия не могут быть выполнены известными техническими решениями.
Известен бокс, описанный в изобретении под названием «Устройство радиационной защиты в сборе и его применение» [Патент Китая на изобретение № CN 111785404, МПК G21F 7/00, 1/08, 1/10, приор. 30.06.2020 г., опубл. 16.10.2020 г.], содержащий основание, каркас, панели, крышу и вентиляционный механизм, причем каркас выполнен в виде рамной конструкции свободной компоновки, в рамках которого герметично зафиксированы панели и дверь, при этом каркас крепится к основанию, а крыша крепится к каркасу, создавая герметичный объем. На основании установлен вентиляционный механизм, фильтрующий вредные вещества и блок управления.
Недостатками изобретения является трудоемкость сборки конструкции, за счет сборки бокса отдельными маленькими блоками, которые склеиваются между собой радиационно-стойким герметиком, следовательно, дальнейший процесс разборки конструкции трудозатратен.
Известна защитная изолирующая камера отрицательного давления [Патент Китая на полезную модель № CN 211084347, МПК F24F 7/007, 7/06, 3/16, 13/28, Е04Н 1/12, B25J 21/02, приор. 03.12.2019 г., опубл. 24.07.2020 г.], содержащая основание, каркас, панели, крышу и вентиляционную систему, причем каркас выполнен в виде рамной конструкции свободной компоновки, в рамках которого герметично зафиксированы панели, часть из которых снабжена функциональными узлами, например защитными перчатками с удлиненной крагой и дверью, при этом каркас крепится к основанию, а крыша крепится к каркасу, создавая герметичный объем, вентиляционная система установлена на крыше. На крыше установлен шкаф подачи воздуха, снабженный воздуховодом, соединенным с внешним пространством камеры. Камера снабжена электрическим блоком управления, установленным с внешней стороны камеры на одной из панелей и управляющим использованием электричества в камере и объемом воздуха в вентиляционной системе и шкафу подачи воздуха. Внутри камеры на крыше установлена лампа очистки и лампа дезинфекции. При помощи вспомогательных устройств, внутри защитной камеры создается отрицательное давление, которое позволяет осаждать аэрозоль/пыль, обеспечивая безопасные условия труда для рабочих.
Недостатками данного устройства являются длительность процесса монтажа/демонтажа конструкции, за счет сложных соединений элементов конструкции, отсутствие возможности использования камеры в полевых условиях, за счет отсутствия автономного питания камеры, а также сложность работы с крупногабаритными упаковками, за счет отсутствия средств для транспортирования и вскрытия упаковок больших размеров и массы.
Данное устройство принимается за прототип, как наиболее близкое по технической сущности к заявляемой полезной модели.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в упрощении процесса монтажа/демонтажа конструкции с расширением области применения.
Указанный технический результат достигается тем, что мобильный многофункциональный бокс для вскрытия упаковок с радиоактивными, химическими и/или токсичными материалами содержит основание, каркас, панели, крышу и вентиляционную систему, причем каркас выполнен в виде рамной конструкции свободной компоновки, в рамках которого герметично зафиксированы панели, часть из которых снабжена функциональными узлами, например защитными перчатками с удлиненной крагой и дверью, при этом каркас крепится к основанию, а крыша крепится к каркасу, создавая герметичный объем, вентиляционная система установлена на крыше, согласно полезной модели он снабжен узлом стыковки с грузоподъемным механизмом и блоком автоматики и автономного питания, при этом узел стыковки установлен на крыше вдоль ее центральной оси и выполнен в виде герметичных переходных узлов, причем неиспользуемые переходные узлы закрыты заглушками, а на месте используемых переходных узлов установлены быстросъемные крышки, блок автоматики и автономного питания установлен вне герметичного объема бокса и зафиксирован на каркасе, при этом крыша крепится к каркасу легкосъемным соединением, а каждая рамка каркаса по внутреннему краю имеет двухступенчатую форму, на нижней ступени рамки жестко зафиксированы крепежные петли, а на верхней расположены клинья, кроме того по краям панелей выполнены отверстия, через которые проходят крепежные петли рамок каркаса, в каждую из которых входит клин, прижимая панель с уплотнителем к нижней ступени рамки, создавая при этом герметичное легкоразборное соединение.
Таким образом, снабжение бокса узлом стыковки с грузоподъемным механизмом и блоком автоматики и автономного питания, установка узла стыковки на крыше вдоль ее центральной оси и выполнение его в виде трех герметичных переходных узлов, которые закрыты заглушками или быстросъемными крышками, установка блока автоматики и автономного питания вне герметичного объема бокса и фиксация его на каркасе, крепление крыши к каркасу легкосъемным соединением, выполнение каждой рамки каркаса по внутреннему краю двухступенчатой формы, на нижней ступени которой жестко зафиксированы крепежные петли, а на верхней расположены клинья, выполнение по краям панелей отверстий, через которые проходят крепежные петли рамок каркаса, в каждую из которых входит клин, прижимая панель с уплотнителем к нижней ступени рамки, создавая при этом герметичное легкоразборное соединение, позволяет упростить процесс монтажа/демонтажа конструкции, за счет простоты соединений элементов конструкции, а также расширить область применения, за счет возможности использования бокса в полевых условия и упрощения процесса вскрытия крупногабаритных упаковок.
Кроме того, с целью обеспечения высокого уровня безопасности проведения процесса вскрытия упаковок, панели выполнены из радиационностойкого материала.
Кроме того, с целью повышения безопасности проводимых работ, в качестве функциональных узлов использованы выгрузочный шлюз проб на радиоактивные загрязнения, узел стыковки с вытяжным оборудованием лаборатории и запорные краны.
Кроме того, с целью обеспечения безопасности окружающей среды, вентиляционная система выполнена автономной.
Кроме того, с целью сокращения времени продува и фильтрации воздуха в боксе, на крыше установлена по меньшей мере одна вентиляционная система.
Кроме того, с целью удобства эксплуатации, основание оснащено опорами и рельсами, причем опоры фиксируются по углам основания и регулируются по высоте, а рельсы состоят из двух частей, одна из которых расположена на поверхности основания, а вторая выходит за пределы основания и является легкосъемной.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 представлен общий вид многофункционального бокса: а) вид спереди; б) вид сзади;
на фиг. 2 - фиксация панели в каркасе мобильного бокса.
Мобильный многофункциональный бокс для вскрытия упаковок с радиоактивными, химическими и/или токсичными материалами содержит (фиг. 1а) основание 1, каркас 2, панели 3, дверь 4, крышу 5 и автономную вентиляционную систему 6.
Основание 1 оснащено опорами 7 и рельсами 8. Опоры 7 вкручены по углам основания 1 и регулируются по высоте для установки основания 1 в ровно горизонтальном положении. Резьбовое соединение опор 7 с основанием 1 упрощает процесс выравнивания основания 1 в горизонтальной плоскости, что повышает удобство эксплуатации бокса. Рельсы 8 состоят из двух частей, одна из которых расположена на поверхности основания 1, для перемещения грузовой тележки (не показано) по основанию 1, а вторая выходит за пределы основания 1 для подъема грузовой тележки на него и является легкосъемной. Наличие рельс 8 состоящих из двух частей упрощает процесс помещения упаковки в бокс и ее перемещения внутри бокса, что повышает удобство эксплуатации многофункционального бокса.
Каркас 2 выполнен в виде рамной конструкции свободной компоновки и герметично зафиксирован на основании 1. Каждая рамка каркаса 2 (фиг. 2) по внутреннему краю имеет двухступенчатую форму, на нижнюю ступень которой упирается панель 3, а высота верхней ступени равна высоте панели 3. В нижней ступени рамки жестко зафиксированы крепежные петли 9.
Панели 3 могут быть выполнены из прозрачного и/или глухого радиационно стойкого материала (например: слабосорбирующее химически- и радиационно стойкое стекло) с отверстиями 10 по краям. Выполнение панелей 3 из радиационно стойкого материала позволяет обеспечить высокий уровень безопасности проведения процесса вскрытия упаковки, за счет снижения уровня воздействия ионизирующего излучения на персонал. Каждая панель 3 через уплотнитель 11 установлена на нижней ступени рамки каркаса 2, так что крепежные петли 9 каркаса 2 проходят через отверстия 10 панели 3, и зафиксирована клиньями 12, входящими в крепежные петли 9 и прижимающими панель 3 с уплотнителем 11 к нижней ступени рамки каркаса 2, создавая легкоразборное герметичное соединение панели 3 с каркасом 2. В зависимости от задач использования многофункционального бокса панели 3 могут быть оснащены различными функциональными узлами (фиг. 1а, 16). В данном случае выгрузочный шлюз 13 проб на радиоактивные загрязнения, узел стыковки 14 с вытяжным оборудованием лаборатории, запорные краны 15 и 16, защитные перчатки 17 с удлиненной крагой, закрываемые с внешней стороны защитными крышками 18 с запорным механизмом. Выгрузочный шлюз 13 и узел стыковки 14 с внешней стороны закрываются защитными крышками 19 и 20 с запорными механизмами соответственно.
С внешней стороны многофункционального бокса (фиг. 16) к одной из рамок каркаса 2 крепится блок автоматики и автономного питания 21. Использование блока автоматики и автономного питания 21 значительно расширяет область применения бокса, за счет возможности его использования в полевых условиях на месте обнаружения упаковок с токсичными и иными материалами.
Дверь 4 (фиг. 1а) крепится к каркасу 2 со стороны второй части рельс 8 и выполнена двустворчатой для удобства использования многофункционального бокса. Перед запиранием двери 4 вторая часть рельс 8 снимается. В нижней части двери 4 на одной из створок установлен приточный клапан 22 для эффективной работы автономной вентиляционной системы 6.
Крыша 5 установлена и закреплена герметичным легкосъемным соединением на каркасе 2. Легкосъемное соединение выполнено в виде болта конической формы с гайкой. На крыше 5 с внешней стороны бокса установлена автономная вентиляционная система 6 и узел стыковки с грузоподъемным механизмом, расположенный вдоль центральной продольной оси крыши 5 и состоящий из трех герметичных переходных узлов. Неиспользуемые переходные узлы закрыты заглушками 23, а на месте используемых переходных узлов установлены быстросъемные крышки 24.
Автономная вентиляционная система 6 состоит из корпуса, внутри которого в данном случае установлены воздушные клапаны с ручным или электронным управлением, циркуляционный насос, аэрозольный фильтр высокой степени очистки (например, типа Д-13 или Д-13У) и система контроля активности техногенных выбросов в выбрасываемом воздухе или газе (комплектующие вентиляционной системы на фигурах не показаны). Конструкция автономной вентиляционной системы 6 позволяет очищать газовую среду как внутри рабочего объема бокса, так и выпускать очищенную газовую среду от загрязняющих веществ за его пределы. Направление воздуха в тот или иной воздушный канал осуществляется при помощи воздушных клапанов. Для увеличения производительности автономной вентиляционной системы 6 на крыше 5 возможна установка аналогичной дублирующей системы вентиляции, что позволяет сократить время продува и фильтрации воздуха в боксе. Режим работы вентиляционной системы 6 зависит от характера выполняемых работ в многофункциональном боксе. Использование автономной вентиляционной системы 6 позволяет обеспечить безопасность окружающей среды при использовании бокса в полевых условиях.
Работает устройство следующим образом
Осуществляют сборку многофункционального бокса в зависимости от характера выполняемых работ. К основанию 1 прикручивают опоры 7, регулируя их высоту для выравнивания основания 1 в горизонтальной плоскости. Затем на основании 1 фиксируют каркас 2, на котором фиксируют крышу 5. В рамки каркаса 2 устанавливают уплотнители 11 и панели 3, из прозрачного или глухого радиационно стойкого материала с необходимыми для работы функциональными узлами, совмещая отверстия уплотнителей 11 и отверстия 10 панелей 3 и устанавливая их на петли 9 рамок. Затем каждую панель 3 фиксируют в рамке каркаса 2, вставляя клинья 12 в петли 9 так, что панель 3 с уплотнителем 11 прижимается к нижней ступени рамки каркаса 2, а во внутренней полости бокса создается герметичный объем. На каркас 2 фиксируют дверь 4. Завершив сборку многофункционального бокса, в него загружают упаковку (не показано), содержащую химические, токсичные или радиоактивные вещества. Загрузку можно осуществить двумя способами: через дверь 4 или через крышу 5. Для загрузки упаковки через дверь 4 упаковку помещают в грузовую тележку (не показано), по рельсам 8 закатывают тележку в бокс и закрывают дверь 4. Для загрузки через крышу 5 отсоединяют крышу 5 от каркаса 2 и снимают ее, затем грузоподъемным механизмом (не показано) загружают упаковку в бокс, после чего крышу 5 устанавливают в обратном порядке.
Во время выполнения технологических операций с крупногабаритными упаковками, содержащими химические, токсичные и/или радиоактивные вещества, работу выполняют дистанционно через узел стыковки, к которому пристыковывается любой тип грузоподъемного механизма. В зависимости от поставленных задач грузоподъемный механизм может стыковаться к одному из трех герметичных переходных узлов или их сочетанию. К быстросъемным крышкам 24 герметичных переходных узлов внутри каркаса 2 фиксируют крышку крупногабаритной упаковки. Затем грузоподъемным механизмом вытягивают крышку 24, открывая упаковку.
Для выполнения слесарных операций используют защитные перчатки 17. Не используемые во время работы перчатки 17 герметично закрываются крышками 18 с запорным механизмом.
При работе с упаковками, требующими защиты от влаги и кислорода, внутренний объем бокса заполняют инертным газом (например, аргон) через запорный кран 15, к которому подсоединяют газовую магистраль или газовый баллон (не показано).
Отбор и контроль проб газовой среды внутреннего объема бокса и/или упаковки, находящийся внутри бокса, осуществляют при помощи гибкого трубопровода, который стыкуется с запорным краном 16.
При выполнении технологических операций по вскрытию упаковок возможен выброс пыли и газов во внутренний объем бокса. Для предотвращения попадания пыли и газов в окружающую среду и для защиты персонала, в случае нарушения герметичности конструкции бокса, включают вытяжное оборудование лаборатории или включают автономную вентиляционную систему 6 с циркуляционным насосом. Вытяжное оборудование лаборатории обеспечивает скорость воздушного потока в открытых проемах не менее 2,5 м/с и сопряжено с узлом стыковки 14 расположенным в одной из панелей 3.
Для работы с пониженным давлением бокс подключают к вакуумному насосу (не показано) через запорный кран 15. На режимах создания вакуума внутри бокса перекрывают приточный клапан 22 и узел стыковки 14, который закрывают защитной крышкой 20 с запорным механизмом.
Для дополнительного контроля безопасности выполняемых технологических операций используют выгрузочный шлюз 13 проб на радиоактивное загрязнение.
Для работы в полевых условиях используют блок автономного питания 21, обеспечивающий питание для работы вентиляционной системы 6, а также иного оборудования необходимого для выполнения работ нуждающегося в электропитании.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, относится к защитным камерам с перчатками, представляющее собой герметичный бокс (камеру), а также к механизированным устройствам для проведения работ, связанных с обеспечением безопасности при вскрытии и/или утилизации упаковок, содержащих химические, токсичные, радиоактивные и/или другие вещества, в том числе на месте их обнаружения;
для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления;
средство, воплощающее заявленную полезную модель при осуществлении, способно обеспечить упрощение процесса монтажа/демонтажа конструкции с расширением области применения.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «Промышленная применимость».