АВТОКЛАВ Российский патент 1995 года по МПК B01J3/04 F17C1/12 F17C13/08 

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для безопасного ведения технологических процессов по заполнению или опорожнению транспортных контейнеров гексафторидом урана в жидком (расплавленном) состоянии, где безопасность обеспечивается локализацией внутри аппарата гексафторида урана, выброшенного из транспортного контейнера в случае его аварийного разрушения, и может быть использовано в атомной промышленности.

Известен автоклав французской фирмы "COGEMA", предназначенный для безопасного ведения технологического процесса по заполнению или опорожнению транспортных горизонтальных контейнеров гексафторидом урана в жидком состоянии, содержащий корпус, крышку с байонетным затвором, платформу для размещения контейнеров, снабженную роликами, опирающимися на направляющие, расположенные в корпусе, вентилятор, нагреватель, экраны для разделения потоков воздуха, дистанционное управление арматурой контейнеров, систему технологических трубопроводов.

Автоклав имеет ряд недостатков: поскольку он предназначен для установки транспортных контейнеров, либо при заполнении вентилем вверх, либо пpи опорожнении вентилем вниз, то исключена возможность отбора жидкого гексафторида урана из нижней зоны транспортного контейнера после его заполнения. Кроме того, в автоклаве отсутствует возможность охлаждения транспортных контейнеров, заполненных жидким гексафторидом урана при температуре 90-95^оС и абсолютном давлении ≥ 0,2 МПа до безопасных технологических параметров (t ≅ 45^оС, Р ≅ 0,03 МПа). Охлаждение транспортного контейнера возможно только при открытом автоклаве, что снижает безопасность работ, при этом автоклав вскрывается при наличии избыточного давления гексафторида урана внутри транспортного контейнера и, следовательно, не исключается выброс гексафторида урана в помещение при разрушении транспортного контейнера в аварийной ситуации. Кроме того, процесс охлаждения значительно растягивается во времени. Необходимость наклона транспортного контейнера в автоклаве приводит к увеличению диаметра автоклава и соответственно к увеличению его материалоемкости.

Задачей изобретения является повышение надежности, прочности и герметичности аппарата, а также снижение материалоемкости.

Технический результат достигается тем, что корпус снабжен колесами с электромеханическим приводом, установленными в направляющих, смонтированных в фундаменте, причем одна из направляющих имеет треугольный профиль, а ободья колес, соприкасающихся с ней, выполнены с проточкой, соответствующей профилю направляющей, при этом крышка с консольно закрепленной платформой снабжена шарниром, а нагреватель размещен на платформе, снабженной кантователем и холодильником, так же тем, что байонетный затвор снабжен уплотнительным кольцом круглого сечения, установленным в проточку, расположенную за направляющим уступом фланца крышки, основание которой служит цилиндрическая, а боковыми сторонами конические поверхности, выступ ответного фланца корпуса имеет внутреннюю коническую поверхность, кроме того, тем, что ведомые колеса корпуса снабжены откидным упором.

На фиг.1 схематично изображен продольный разрез автоклава; на фиг.2 вид автоклава в момент загрузки и обслуживания контейнера; на фиг.3 разрез автоклава в наклонном положении с контейнером, повернутым вентилем вниз, на фиг.4 продольный разрез байонетного затвора; на фиг.5 разрез рельсового пути с колесами автоклава.

Автоклав содержит горизонтальный корпус 1 с электромеханическим приводом 2. В днище корпуса 1 имеется центробежный вентилятор 3 с герметичной магнитной муфтой 4 и приводом 5. Вдоль обечайки корпуса установлены экраны 6 для разделения потоков воздуха, а в нижней части направляющие 7. Крышка 8 снабжена шарниром 9, при этом платформа 10 консольно закреплена на внутренней части крышки 8. Свободный конец платформы снабжен роликами 11, опирающимися на направляющие 7 корпуса 1. На платформе 10 расположены нагреватель 12, холодильник 13 и кантователь 14 с вынесенным приводом 15.

В крышку 8 вмонтирована система дистанционного управления 16 вентилями контейнера с приводом 17. Байонетный затвор 18 для закрытия и герметизации автоклава включает фланец корпуса 19, фланец крышки 20 байонетное кольцо 21, опорное разрезное кольцо 22, фиксатор 23 и уплотнительное кольцо 24.

За направляющим уступом 25 фланца крышки 20 выполнена проточка 26, основанием которой служит цилиндрическая поверхность 27, а боковыми сторонами конические поверхности 28, 29. Выступ 30 ответного фланца корпуса 19 имеет внутреннюю коническую поверхность 31.

Корпус снабжен колесами 32, установленными на направляющих, смонтированных в фундаменте. Причем одна из направляющих 33 имеет треугольный профиль, а ободья колес 34, соприкасающихся с ней, имеют проточку, соответствующую профилю направляющей 33. При этом цилиндрические колеса 35 установлены на направляющую в виде стандартного рельса 36. Каждая колесная пара соединена осью 37. На оси ведомых колес корпуса имеется откидной упор 38.

Через ось шарнира 9 проходит технологический трубопровод 39 посредством сальника 40, подключаемый к вентилю транспортного контейнера и связанный с дистанционным управлением 41, вмонтированным в крышку 8.

Автоклав работает следующим образом.

С помощью привода 2 откатывают корпус 1. При откатке корпуса 1 ролики 11 платформы 10 перемещаются по направляющим 7 корпуса 1 автоклава. Устанавливают контейнер на ролики кантователи 14 платформы 10. К вентилю контейнера подсоединяют дистанционное управление 16 и технологический трубопровод, соединяющий вентиль с сальником 40. Перемещают корпус 1 до соприкосновения с крышкой 8 таким образом, чтобы фланец 19 коснулся уплотнительного кольца 24. Создают разрежение в автоклаве, при этом торец фланца 19 сомкнется с торцом фланца 20 и деформация уплотнительного кольца 24 будет равной "a".

Байонетное кольцо 21 свободно поворачивают зуб на зуб и сбрасывают вакуум в автоклаве. При повышении давления в автоклаве уплотнительное кольцо 24 будет вдавливаться между конической поверхностью 31 фланца корпуса 19 и конической поверхностью 29 фланца крышки 20, образующими угол α то есть самоуплотняться, а при вакуумметрическом давлении в автоклаве уплотнительное кольцо 24 будет вдавливаться в обратную сторону, между конической поверхностью 31 фланца корпуса 19 и цилиндрической поверхностью 27, образующими угол β
После закрытия автоклава байонетным затвором 18 включают вентилятор 3 и нагреватель 12, то есть выводят автоклав на заданный режим работы. Управление вентилем контейнера осуществляется посредством системы дистанционного управления 16 и приводом 17.

Для поворота контейнера дистанционным управлением 41 ослабляют сальник 40 и кантователь 14 посредством привода 15, то есть поворачивают контейнер вентилем вниз. С помощью крана или домкрата автоклав вместе с контейнером наклоняют на угол 15^о и фиксируют упором 38.

После окончания техпроцесса заполнения или опорожнения контейнера, автоклав возвращают в исходное положение, отключают нагреватель 12, в холодильник 13 подают охлаждающую жидкость и ведут процесс охлаждения контейнера. Затем откачивают автоклав, открывают байонетный затвор, сбрасывают вакуум, корпус откатывают и контейнер извлекают.

При откате корпуса от крышки колесная пара 32 катится по направляющим рельсам 33,36. Причем колесо с проточкой 34, установленное на направляющий рельс 33 с треугольным профилем, ориентирует и направляет корпус автоклава, а цилиндрическое колесо 35 свободно перемещается по стандартному рельсу 36.

Атомная промышленность специфическая отрасль, где предъявляются особенно жесткие требования к безопасности ведения технологических процессов. В частности, гексафторид урана радиоактивный материал с высокой токсичностью, поэтому конструкция автоклава должна предусматривать возможность локализации гексафторида урана в объеме автоклава в случае аварийной ситуации при разрушении транспортного контейнера и выбросе гексафторида урана. Отсюда вытекают особенно жесткие требования к прочности, герметичности, надежности аппарата при одновременном выполнении требований ведения технологического процесса. Эти требования в предложенном автоклаве достигаются комплексом технических решений, глубоко взаимосвязанных между собой. Так установка колес корпуса, снабженных электромеханическим приводом в специальных направляющих, позволяет достичь точного совмещения разъема крышки и корпуса, необходимого для надежного обеспечения высокой герметичности. Снабжение крышки автоклава шарниром, жестко закрепленном на фундаменте, ось которого расположена на крышке, позволяет выполнить автоклав с возможностью наклона для полного опорожнения контейнера. При этом появляется возможность пропустить через ось вращения крышки обогреваемый технологический трубопровод для передачи жидкого гексафторида урана из транспортного контейнера в технологические коммуникации, тем самым избежав применения для этих целей гибкого трубопровода, так как применение гибких трубопроводов для транспортирования радиоактивных сред под давлением крайне нежелательно из-за их ненадежности. Использование холодильника позволяет охлаждать транспортный контейнер до безопасных технологических параметров, не вскрывая автоклав, тем самым значительно ускоряется техпроцесс, обеспечивается надежность и безопасность в работе с автоклавом. Установка кантователя на платформе обеспечивает возможность поворота контейнера в автоклаве после заполнения гексафторидом урана вентилем вниз и взятия проб из нижней зоны без разгерметизации контейнера, следовательно, повышается качество и представительность пробоотбора, надежность, безопасность и удобство в эксплуатации.

Размещение нагревателя и холодильника на платформе уменьшает габариты установки, а также позволяет отказаться от гибких шлангов для подвода хладагента и электропитания и повысить надежность работы автоклава, а также значительно облегчает их техническое обслуживание в процессе эксплуатации.

Использование: в аппаратах, в частности в атомной промышленности, для безопасного ведения технологических процессов по заполнению или опорожнению транспортных контейнеров гексафторидом урана в жидком состоянии. Сущность изобретения: автоклав содержит корпус, крышку с байонетным затвором, вентилятор, экраны для разделения потоков, дистанционное управление арматурой контейнеров, систему технологических трубопроводов. Корпус снабжен колесами с электромеханическим приводом, установленными в направляющих, смонтированных в фундаменте. Одна из направляющих имеет треугольный профиль, а бодья колес, соприкасающихся с ней, выполнены с проточкой, соответствующей профилю направляющей. Крышка снабжена шарниром. Платформа для размещения контейнеров консольно закреплена в крышке и имеет на свободном конце ролики, опирающиеся на направляющие, расположенные в корпусе. На платформе размещены нагреватель, кантователь и холодильник. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. АВТОКЛАВ для термостатирования транспортных контейнеров с гексафторидом урана, содержащий корпус, крышку с байонетным затвором, платформу для размещения контейнеров, один конец которой снабжен роликами, опирающимися на направляющие, расположенные в корпусе, вентилятор, нагреватель, экраны для разделения потоков воздуха, дистанционное управление арматурой контейнеров, систему технологических трубопроводов, отличающийся тем, что корпус снабжен колесами с электромеханическим приводом, установленным в направляющих, смонтированных в фундаменте, причем одна из направляющих имеет треугольный профиль, а ободья колес, соприкасающихся с ней, выполнены с проточкой, соответствующей профилю направляющей, при этом крышка с консольно закрепленной платформой снабжена шарниром, а нагреватель размещен на платформе, снабженной кантователем и холодильником. 2. Автоклав по п. 1, отличающийся тем, что байонетный затвор снабжен уплотнительным кольцом круглого сечения, установленным в проточку, расположенную за направляющим уступом фланца крышки, основанием которой служит цилиндрическая, а боковыми сторонами конические поверхности, выступ ответного фланца корпуса имеет внутреннюю коническую поверхность. 3. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что ведомые колеса корпуса снабжены откидным упором.