БОКС ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВЫСОКОТОКСИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ГЕРМЕТИЧНОЙ КАМЕРЫ И ПРОБООТБОРНИК
SAMPLING BOX OF HIGH-TOXICITY MATERIALS FROM SEALED CHAMBER, AND SAMPLING DEVICE

Изобретение относится к области специальной техники, связанной с обеспечением безопасности при проведении работ по отбору высокотоксичных экологически опасных продуктов из герметичной камеры.
Известен лабораторный бокс (св. РФ №26447, B01L 1/04, опубл. 10.12.2002), содержащий установленную на подставке камеру со смотровыми окнами, передаточным шлюзом и встроенными перчатками, узлы подачи воздуха и технологических реагентов, систему очистки воздуха и вентиляции. Бокс снабжен системами электроснабжения и управления, бактерицидными и люминесцентными лампами, оборудованием для подготовки проб к анализу, обработки и сбора отходов, устройствами крепления оборудования и установлен на передвижном устройстве с кабиной и кузовом-фургоном. Бокс используется как мобильная передвижная лаборатория для проведения специфических анализов по выявлению возбудителей различных инфекционных заболеваний с минимальной угрозой заражения лабораторного персонала.
Недостатком данного лабораторного бокса является то, что он не предназначен для отбора проб из герметичных камер, требующих герметичного подсоединения бокса к камере, вскрытия камеры и забора из нее высокотоксичных экологически опасных продуктов с последующим размещением их в специальном контейнере.
Известен лабораторный бокс (а.с. СССР №603425, B01L 1/04, опубл. 25.04.1978), содержащий корпус со смотровым окном и патрубки для перчаток. Задняя стенка корпуса выполнена с окном, снабженным обратным клапаном, фильтром для очистки удаляемого из бокса воздуха, включающего фильтрующие элементы, устанавливаемые на съемной плите, устройством для регенерации, состоящим из ресивера и электромагнитного клапана. Сбор уловленной пыли осуществляется в поддоне, который удаляется во внутреннюю полость бокса через съемную жалюзийную решетку. Для подвода технологических реагентов в бокс на его боковой стенке корпуса размещены вентили управления. Бокс используется как лабораторный шкаф, предназначенный для работы с высокотоксичными или радиоактивными веществами, может быть использован для защиты рабочего персонала от высокотоксичных веществ или радиоактивных изотопов.
Недостатком данного лабораторного бокса является то, что он не предназначен для отбора проб из герметичных камер, требующих герметичного подсоединения бокса к камере, вскрытия камеры и забора из нее высокотоксичных экологически опасных продуктов с последующим размещением их в специальном контейнере.
Известно устройство для отбора проб материала (п. РФ №2114410, G01N 1/08, опубл. 27.06.1998), содержащее полый цилиндр, открытый в основании и ограничивающий открытую полость, сообщающуюся со средством, образующим вытяжной канал. У основания полого цилиндра установлены средства для перекрытия отобранного материала, выполненные в виде эластичных мембран. Устройство имеет один полый шток, соединенный в верхней части с внешним цилиндром и на уровне верхней части внешнего цилиндра - с вытяжным каналом и соединенный в своей нижней части с неподвижным поршнем. Устройство имеет камеру давления, в которой установлен с возможностью перемещения цилиндр для отбора проб и, по меньшей мере, одно отверстие, выполненное в полом штоке в его нижней части, сообщающееся с полостью цилиндра для отбора проб. Устройство снабжено расположенными в верхней части внешнего цилиндра средствами, соединенными, с одной стороны, с источником питания и, с другой стороны, с выходом наружу для подачи текучей среды под давлением в камеру давления для обеспечения перемещения полого цилиндра для отбора проб в позицию отбора и отвода текучей среды при опускании внешнего цилиндра на полый цилиндр для отбора проб.
Данное устройство не пригодно для изъятия проб из герметичных камер, содержащих высокотоксичные экологически опасные продукты.
Наиболее близким по конструкции является контейнер для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов (п. РФ №2157009, G21F 5/005, опубл. 27.09.2000), содержащий герметичное перекрытие внутренней полости контейнера, выполненное в виде по меньшей мере двух съемных защитных крышек, установленных одна над другой и образующих с корпусом герметизирующие контуры с образованием полостей, каждая из которых выполнена с каналом для сообщения с устройством для контроля герметичности (УКГ). В корпусе с внешней стороны выполнено глухое отверстие, которое герметично перекрыто дополнительной съемной крышкой (СК) с образованием под ней дополнительной полости, с которой сообщены упомянутые каналы. Дополнительная СК образует с корпусом герметизирующие контуры с образованием другой полости, которая выполнена с каналом для сообщения с УКГ. В дополнительной СК выполнен дополнительный разветвленный канал для сообщения дополнительной полости с УКГ.
Данное устройство предназначено для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов, но не пригодно для подсоединения к герметичной камере, содержащей высокотоксичные экологически опасные продукты, с целью изъятия проб из нее.
Решаемой задачей является создание устройства, позволяющего произвести вскрытие герметичной камеры, содержащей высокотоксичные экологически опасные продукты, отобрать пробы этих продуктов с последующим помещением их в герметичный пробоотборник, при этом необходимо обеспечить требования экологической безопасности путем локализации вскрытой полости камеры от окружающей среды.
Указанная техническая задача решается тем, что бокс для отбора проб высокотоксичных материалов из герметичной камеры содержит металлический цилиндрический корпус с присоединительным фланцем, содержащим уплотнительный элемент для герметичного крепления к горловине камеры, закрытой изнутри крышкой, закрепленное герметично внутри корпуса смотровое окно с встроенной в него парой перчаток, расположенные на стенке корпуса между присоединительным фланцем и смотровым окном патрубок для герметичного крепления пробоотборника и патрубок с платой, имеющей электрические соединители, бокс снабжен устройством для вскрытия камеры, содержащим винт, завернутый в резьбовое отверстие фланца корпуса, и расположенный напротив винта штифт, установленный в крышке камеры.
В зоне между присоединительным фланцем и смотровым окном корпуса бокса внутри него установлены видеокамера, устройство подсветки и полка для инструмента.
Патрубок для закрепления пробоотборника также может иметь сальниковый элемент, выполненный, например, из войлока или щетины.
Корпус бокса также может иметь фланец с крепежными отверстиями для установки на него герметично защитной крышки.
В варианте исполнения бокса смотровое окно как с внешней, так и с внутренней стороны имеет элементы для крепления перчаток, состоящие из профильных металлических колец, которые установлены соосно относительно имеющихся в смотровом окне отверстий под перчатки, прижимных колец и крепежных элементов, например винтов.
Пробоотборник содержит стакан, герметичное перекрытие внутренней полости стакана, выполненное в виде двух съемных крышек, установленных одна над другой, крышки соединены между собой фиксатором, при этом верхняя крышка снабжена устройством разъемного крепления к патрубку корпуса бокса изнутри корпуса, а нижняя крышка присоединена к стакану посредством разъемного соединения. Стакан имеет фланец с отверстиями для крепления его с наружной стороны патрубка корпуса бокса с помощью крепежных элементов, например, шпилек, ввернутых в резьбовые отверстия, расположенные на торцовой поверхности патрубка, и гаек, навернутых на шпильки.
Стакан на наружной цилиндрической поверхности имеет кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные элементы.
Фиксатор установлен в имеющееся по центру верхней крышки отверстие герметично с помощью уплотнительных элементов, установленных в кольцевых проточках стержня фиксатора.
Съемные крышки соединены между собой герметично с помощью уплотнительного элемента, который установлен в кольцевой проточке на торце верхней крышки.
Верхняя крышка имеет на внешней торцовой поверхности по центру выступ с лысками под ключ, а на внутренней торцовой поверхности - глухое отверстие под штифт, установленный в глухое отверстие на внешней торцовой поверхности нижней крышки.
Верхняя крышка соединена герметично с патрубком при помощи уплотнительного элемента, который установлен в кольцевой проточке на торце верхней крышки.
Нижняя крышка соединена герметично со стаканом при помощи уплотнительного элемента, который установлен в кольцевой проточке нижней крышки.
Устройство разъемного крепления верхней крышки к патрубку корпуса бокса состоит из кольца с крепежными отверстиями, установленного на внешней торцовой поверхности верхней крышки и закрепленного на патрубке бокса посредством шпилек и гаек.
Выполнение бокса в виде цилиндрического металлического корпуса с присоединительным фланцем для герметичного крепления к горловине камеры, а также наличие внутри корпуса бокса смотрового окна с встроенной в него парой перчаток позволяет после присоединения бокса к камере, содержащей высокотоксичные материалы, обеспечить проведение работ по открытию крышки камеры, установленной на горловине, без нарушения требований экологической безопасности. Работы производятся двумя руками с использованием перчаток бокса и открыты для визуального обзора.
Наличие в зоне между присоединительным фланцем и смотровым окном бокса на стенке корпуса патрубка с сальниковым элементом и патрубка с платой, имеющей электрические соединители, позволяет соответственно присоединить герметично к боксу пробоотборник и кабели для электрического задействования оборудования, размещенного в боксе, и вывести передаваемую от оборудования информацию на внешний приемник. Сальниковый элемент патрубка обеспечивает защиту наружной цилиндрической поверхности пробоотборника от загрязнения высокотоксичными материалами камеры.
Выполнение бокса с устройством для вскрытия камеры, содержащим винт, завернутый в резьбовое отверстие фланца корпуса, и расположенный напротив винта штифт, установленный в крышке камеры, позволяет после удаления крепежных элементов крышки камеры произвести вскрытие камеры путем выворачивания винта до упора в штифт и последующего полного выворачивания штифта из крышки.
Размещение в зоне между присоединительным фланцем и смотровым окном корпуса бокса внутри него видеокамеры, устройства подсветки и полки для инструмента позволяет произвести работы по вскрытию камеры, определить необходимые для взятия из камеры фрагменты высокотоксичных материалов и поместить их в пробоотборник.
Наличие в боксе смотрового окна с элементами для крепления перчаток, расположенных как с внешней, так и с внутренней стороны, позволяет в случае повреждения перчатки произвести ее замену на новую перчатку. Крепление новой перчатки производят с внешней стороны смотрового окна, при этом поврежденную перчатку на необходимой длине обрезают и оставляют внутри бокса.
Наличие на корпусе бокса фланца с крепежными отверстиями для установки на него герметично защитной крышки позволяет повысить надежность обеспечения герметичности бокса при длительном хранении, а также предохраняет бокс от несанкционированного использования.
Выполнение пробоотборника в виде стакана, имеющего на наружной цилиндрической поверхности фланец с крепежными отверстиями и уплотнительные элементы, установленные в кольцевых проточках, позволяет герметично установить стакан в патрубок корпуса бокса и закрепить его на патрубке с помощью крепежных элементов, например, шпилек, ввернутых в резьбовые отверстия патрубка, и гаек, навернутых на шпильки.
Герметичное перекрытие внутренней полости стакана съемной крышкой с помощью уплотнительного элемента, установленного в кольцевой проточке крышки, обеспечивает требуемую герметичность пробоотборника с высокотоксичными материалами.
Наличие у пробоотборника второй (верхней) съемной крышки, которая установлена на крышку стакана герметично с помощью уплотнительного элемента, расположенного в кольцевой проточке верхней крышки, крепление крышек между собой фиксатором, герметично установленным в центральном отверстии верхней крышки, фиксация от проворачивания крышек относительно друг друга с помощью штифта, установленного между крышками, а также наличие лысок под ключ на выступе верхней торцовой поверхности наружной крышки позволяет:
- производить съем и установку нижней крышки на стакан без разъединения крышек путем вращения верхней крышки с помощью ключа. При выполнении данной работы в боксе, установленном на камере, обеспечивается защита наружных поверхностей нижней крышки от возможного загрязнения высокотоксичными материалами при их помещении в стакан;
- производить отстыковку (пробоотборника) от бокса путем разделения крышек с помощью выворачивания фиксатора из крышки стакана, при этом пробоотборник выдавливается из патрубка на величину выворачиваемой длины резьбовой части фиксатора.
Выполнение разъемного крепления верхней крышки пробоотборника к патрубку бокса в виде установленного на внешнюю торцовую поверхность крышки кольца с крепежными отверстиями позволяет произвести герметичное крепление верхней крышки к патрубку с помощью уплотнительного элемента верхней крышки путем закрепления кольца с помощью шпилек, имеющихся на торцовой поверхности патрубка, и гаек. При отстыковке пробоотборника от бокса верхняя крышка остается внутри корпуса бокса, обеспечивая герметичность полости.
На фиг.1 показан общий вид бокса с пробоотборником в разрезе; на фиг.2 показан вид бокса с патрубком сбоку, вид А фиг.1; на фиг.3 показано сечение бокса с пробоотборником, сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 показан вариант установки перчатки на смотровое окно с внешней стороны.
Бокс состоит из:
а) цилиндрического металлического корпуса 1, имеющего присоединительный фланец 2 с уплотнительными элементами 3, фланца 4 с крепежными отверстиями для установки защитной крышки, патрубка 5 с сальниковым элементом 6 и патрубка 7 с платой 8, имеющей электрические соединители 9;
б) смотрового окна 10 с парой перчаток 11, которые установлены на профильные металлические кольца 12 и закреплены прижимным кольцом 13 и винтами 14;
в) видеокамеры 15;
г) устройства подсветки 16;
д) полки для инструмента 17;
е) устройства для вскрытия камеры 18, имеющего винт 19, завернутый в резьбовое отверстие фланца 2, и штифт 20, установленный в крышке камеры;
ж) пробоотборника 21, содержащего:
1) стакан 22 с уплотнительными элементами 23;
2) верхнюю крышку 24 с уплотнительным элементом 25;
3) крышку 26 с уплотнительным элементом 27;
4) фиксатор 28 с уплотнительными элементами 29;
5) штифт 30;
6) устройство разъемного крепления, состоящее из кольца 31, шпилек 32 и гаек 33;
7) шпильки 34 и гайки 35;
и) крепежного элемента 36.
Бокс закреплен на горловине камеры крепежными элементами 37, например, болтами с шайбами.
Используется бокс по назначению следующим образом:
- перед установкой бокса на камеру, содержащую высокотоксичные экологически опасные продукты, заменяют последовательно крепежные элементы крышки камеры и устанавливают новые крепежные элементы 36, при этом количество новых крепежных элементов 36 устанавливается в минимально требуемом количестве с минимально допустимой глубиной завинчивания. Устанавливают в крепежное отверстие крышки камеры, которое будет находиться напротив винта 19 бокса, штифт 20 устройства для вскрытия камеры;
- соединяют между собой крышки пробоотборника 21, верхнюю крышку 24 и крышку 26 при помощи фиксатора 28 и штифта 30. Соединенные крышки укладывают в чехол полиэтиленовый, чехол заваривают;
- в наружные резьбовые отверстия патрубка 5 заворачивают до упора шпильки 34;
- устанавливают в патрубок 5 при помощи шпилек 34 и гаек 35 стакан 22 пробоотборника 21;
- в резьбовые отверстия патрубка 5 внутри корпуса 1 устанавливают шпильки 32;
- устанавливают на присоединительный фланец 2 корпуса 1 видеокамеру 15, устройство подсветки 16 и полку 17;
- стыкуют к электрическим соединителям 9 кабели видеокамеры 15 и устройство подсветки 16;
- устанавливают винт 19 в резьбовое отверстие присоединительного фланца 2 корпуса 1 бокса;
- упаковывают в чехол полиэтиленовый гайки 33 и кольцо 31 устройства разъемного крепления, чехол заваривают и размещают на полке 17;
- упакованные в чехле крышки 24 и 26 размещают на полке 17;
- размещают в корпусе 1 на полке 17 инструмент, необходимый для вскрытия камеры и отбора проб из нее;
- поднимают корпус 1 бокса и состыковывают его с помощью присоединительного фланца 2 с горловиной камеры;
- крепление бокса к горловине камеры производят с помощью крепежных элементов 37, например, болтов с шайбами. Герметичность соединения обеспечивается уплотнительными элементами 3;
- подсоединяют снаружи бокса к соединителям 9 жгуты, идущие к источникам питания и приемной аппаратуре;
- демонтируют крепежные элементы 36 крышки камеры;
- вращают винт 19 до упора в штифт 20. После чего выворачивают полностью из крышки камеры штифт 20, при этом крышка камеры приоткрывается;
- открывают крышку во внутрь корпуса камеры;
- включают видеокамеру 15 и устройство подсветки 16;
- проводят обследование внутренней полости камеры при помощи видеокамеры 15 и визуального наблюдения через смотровое окно 10 с целью определения фрагментов материалов для взятия проб;
- с помощью инструмента проводят отбор проб и помещают их в стакан 22;
- устанавливают на стакан 22 крышку 26, соединенную с крышкой 24;
- отворачивают на 2-3 оборота гайки 35;
- устанавливают на шпильки 32 кольцо 31. Наворачивая гайки 33, поджимают кольцом 31 верхнюю крышку 24 к патрубку 5;
- демонтируют гайки 35;
- вращением фиксатор 28 разъединяет крышки между собой, при этом пробоотборник 21 выдавливается из патрубка 5 на расстояние, равное длине резьбовой части фиксатора 28;
- устанавливают в имеющиеся резьбовые отверстия во фланце стакана 22 пробоотборника 21 отжимные технологические болты (винты) и выдавливают пробоотборник 21 из патрубка 5, при этом под патрубок 5 с пробоотборником 21 подводят герметичный чехол. После помещения пробоотборника 21 в чехол, чехол завязывают и упаковывают в специальный контейнер;
- отсоединяют от соединителей 9 снаружи бокса жгуты;
- устанавливают заглушки на патрубки 5 и 7, а на фланец с крепежными отверстиями 4 корпуса 1 герметично устанавливают защитную крышку.