ТРАНСПОРТАБЕЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС ДЛЯ СЖАТИЯ ЕМКОСТЕЙ С РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ Российский патент 1996 года по МПК G21F9/36 B30B9/32 

Изобретение относится к утилизации, упаковке и последующему захоронению биологически вредных радиоактивных отходов и может быть использовано для уменьшения объемов радиоактивных отходов перед их захоронением.

Известен транспортабельный пресс для сильного сжатия радиоактивных отходов, содержащий станину с верхней и нижней плитами и поворотными цапфами, пресс-штемпель с пресс-шайбой, матрицу, главный гидроцилиндр с плунжером, гидроцилиндр обратного хода, гидроцилиндры перемещения матрицы, стационарную и поворотную опоры, устройство загрузки емкостей с радиоактивными отходами и выгрузки спрессованных пакетов.

Известный пресс имеет следующие недостатки: большие габариты и большая масса, необходимость тщательной сортировки радиоактивных отходов перед их укладкой в емкости, так как их неоднородность приводит к возникновению значительных изгибающих моментов на элементах пресса, большая площадь загрязнения, так как в рабочей зоне пресса не предусмотрена локальная радиационная защита, низкая производительность из-за использования крановых операций.

Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является снижение размеров и массы пресса, исключение тщательной сортировки перед укладкой радиоактивных отходов в емкости, локальная радиационная защита рабочей зоны пресса, повышение производительности за счет сокращения такелажных работ.

Технический результат достигается тем, что пресс, содержащий станину с верхней и нижней плитами и поворотными цапфами, пресс-штемпель с пресс-шайбой, матрицу, главный гидроцилиндр с плунжером, гидроцилиндр обратного хода с размещенным в его полости поршнем, гидроцилиндры перемещения матрицы, стационарную и поворотную опоры, устройство загрузки емкостей с радиоактивными отходами и выгрузки спрессованных пакетов, дополнительно снабжен рамой, установленной на раме регулируемой по высоте стойкой, ограничивающей угол поворота станины, закрепленной в нижней части матрицы поперечиной с консолями и с центральным отверстием цилиндрической формы, диаметр которого равен внутреннему диаметру матрицы, шторами, соединенными с поперечиной, приводным ступенчатым цилиндрическим толкателем, станина выполнена в виде цельной трубы с окнами в боковых стенках, оппозитно расположенными относительно друг друга, для загрузки и выгрузки емкостей и пакетов, и кронштейнами с направляющими пазами, нижняя плита выполнена за одно целое с трубой в виде днища с центральным отверстием, снабженным сменной пробкой, выступающей торцом над верхней поверхностью днища на расстояние не менее толщины поперечины с возможностью центровки с матрицей в ее нижнем положении, верхняя плита выполнена в виде съемной заглушки, гидроцилиндр обратного хода снабжен для сообщения с насосной установкой полым штоком, соосно жестко закрепленным на заглушке и поршне, а его полость выполнена в теле плунжера главного гидроцилиндра и пресс-штемпеля, выполненных за одно целое, и сообщается с полостью штока, устройство загрузки и выгрузки выполнено в виде размещенного с возможностью перемещения в направляющих рамы ползуна, жестко закрепленного одним концом на ползуне держателя с поворотными цапфами, шарнирно связанными с штоками гидроцилиндров его перемещения, шарнирно закрепленными на раме, второй конец которого, обращенный к станине, выполнен в форме вилки, ширина проема между двумя зубьями которой не меньше, чем диаметр головки цилиндрического ступенчатого толкателя, а на ее верхней поверхности имеется кольцевой ободок, диаметр которого равен внутреннему диаметру матрицы. Шторы выполнены в виде пластин, смонтированных в направляющих пазах кронштейнов трубы с возможностью продольного перемещения и закрытия окон последней для герметизации рабочей зоны пресса. При этом плунжер главного гидроцилиндра, матрица и поперечина смонтированы внутри трубы с возможностью продольного перемещения. Консоли поперечины выходят из окон трубы и шарнирно соединены с штоками гидроцилиндров перемещения матрицы, шарнирно закрепленных в верхней части трубы. Цилиндрический ступенчатый толкатель вмонтирован в пробку днища с возможностью перемещения по оси пресса, а торец его головки в исходном положении расположен заподлицо с верхней поверхностью сменной пробки. Размеры цапф держателя и соответствующие размеры цапф станины и расстояние между цапфами станины и держателя выполнены одинаковыми. Гидроцилиндры перемещения держателя смонтированы с возможностью отсоединения от цапф держателя и присоединения к цапфам станины. Наружный диаметр плунжера главного гидроцилиндра, матрицы и поперечины равны внутреннему диаметру трубы, а держатель смонтирован с возможностью демонтажа.

В частном случае выполнения привод толкателя может быть выполнен в виде гидроцилиндра.

На фиг. 1 показан пресс, главный вид; на фиг. 2 по стрелке вид А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 вид пресса в транспортном положении.

Пресс содержит станину 1 с верхней 2 и нижней 3 плитами и поворотными цапфами 4, пресс-штемпель 5 с пресс-шайбой 6, матрицу 7, гидроцилиндр 8 с плунжером 9, гидроцилиндры 10 перемещения матрицы 7, стационарную 11 и поворотную 12 опоры, устройство 13 загрузки емкостей 14 с радиоактивными отходами и выгрузки спрессованных пакетов.

Для уменьшения габаритных размеров в плане и массы станина 1 выполнена в виде цельной трубы, в боковых стенках 15 которой сделаны два оппозитно расположенных окна 16 и 17, размеры которых по высоте и ширине не меньше соответствующих размеров емкости 14.

Внутренний диаметр трубы равен наружным диаметрам плунжера 9 и матрицы 7, что обеспечивает их хорошее направление при перемещении внутри трубы 1. Стенки 15 являются стенками главного гидроцилиндра 8 и замыкают рабочее усилие между верхней 2 и нижней 3 плитами. Нижняя плита 3 выполнена за одно целое с трубой в виде днища, снабженного сменной пробкой 18, выступающей над верхней поверхностью днища 3. При опускании матрицы 7 в нижнее положение на ход Н₁ выступающая часть пробки 18 входит в матрицу 7, образуя как бы "замок", воспринимающий боковые силы, возникающие при эксцентричном нагружении пресса. Верхняя плита 2 выполнена в виде съемной заглушки.

Гидроцилиндр обратного хода снабжен полым штоком 19, сообщающимся с насосной установкой (на чертеже не показана), соосно жестко закрепленным на заглушке 2 и на поршне 20. Последний размещен в полости 21, являющейся полостью гидроцилиндра обратного хода и выполненной в теле плунжера 9 главного гидроцилиндра 8 и пресс-штемпеля 5, которые выполнены как одно целое, и сообщается с полостью штока 19.

Пресс-шайба 6 крепится к пресс-штемпелю 5 с возможностью смены ее после частичного износа. Нижний торец матрицы 7 скреплен с поперечиной 22, консоли 23 которой выходят из окон 16 и 17 и шарнирно соединены со штоками 24 гидроцилиндров 10, шарнирно закрепленных корпусами в верхней части трубы 1. В поперечине 22 выполнено центральное отверстие 25 диаметром, равным внутреннему диаметру матрицы. В зоне окон 16 и 17 матрица фиксируется "в замок" на пробку 18. При этом верхняя часть матрицы 7 полностью сопряжена с трубой.

Снаружи трубы предусмотрены шторы 26, выполненные в виде пластин, соединенных с поперечиной 22. Шторы смонтированы с возможностью перемещения в направляющих пазах 27 кронштейнов 28, имеющих снаружи трубы 1 для закрытия окон 16, 17 и герметизации рабочей зоны пресса. В пробку 18 вмонтирован с возможностью перемещения ступенчатый цилиндрический толкатель 29, торец 30 головки 31 которого в исходном положении установлен заподлицо с верхней поверхностью пробки 18. Пробка выступает торцом 32 над верхней поверхностью днища 3 на расстояние S не менее толщины S_п поперечины 22 для центровки и фиксации матрицы 7 на пробке 18.

Толкатель 29 связан с приводом 32, выполненным, например в виде гидроцилиндра поршневого типа, закрепленным на раме 33, предназначенной для установки на трейлер или автоприцеп. На раме 33 закреплены стационарная 11 и поворотная 12 опоры, а также устройство 13 загрузки и выгрузки.

Устройство 13 содержит толкатель 34, закрепленный одним концом на ползуне 35, смонтированном в направляющих 36 рамы 33, и два приводных гидроцилиндра 37 поршневого типа. Другой конец держателя 34, обращенный к станине, выполнен в виде консольной вилки 38, на верхней поверхности которой предусмотрен выступающий кольцевой ободок 39, внутренний диаметр d_o которого равен внутреннему диаметру d_м матрицы 7 или наружному диаметру D_Е емкости 14. Ширина Δ проема 40 вилки 38 равна или больше наружного диаметра D_Г головки 31 толкателя 29.

За счет перемещения ползуна 35 в направляющих 36 обеспечивается заведение вилки 38 через окно 16 на ось пресса. Держатель 34 снабжен двумя поворотными цапфами 41, размеры и привязка которых между собой выполнены такими же как на цапфах 4 для возможности шарнирного соединения со штоками 42 приводных гидроцилиндров 37. При этом обеспечивается либо перемещение держателя 34 на ось пресса и обратно, либо поворот пресса вокруг опоры 12 в рабочее или транспортное положение (см. фиг. 6).

Гидроцилиндры 37 соединены с рамой 33 посредством шарниров 43. Ограничение угла наклона пресса обеспечивается упором 44, установленным на стойке 45 рамы 33. При необходимости держатель 34 может быть отсоединен от ползуна 35. Для регулировки угла наклона станины 1 к раме 33 предусмотрена сменная проставка 46, установленная между упором 44 и стойкой 45. Пресс может быть укомплектован поворотным рельсом 47, закрепленным на заглушке 2, содержащим электроталь 48 и захват 49.

Пресс работает следующим образом.

Пресс доставляется к месту эксплуатации автотранспортером в положении, показанном на фиг. 6. Гидроцилиндрами 37, присоединенными к цапфам 4, производится подъем пресса в вертикальное положение (рабочее), и крепление к опоре 11. Затем штоки 42 отсоединяют от цапф 4 и присоединяют к цапфам 41 держателя 34. Емкость 14 захватом 49 посредством электротали 48 и поворотного рельса 47 укладывается на вилку 38 с центровкой по ободку 39. За счет хода гидроцилиндров 37 держатель 34 переместит емкость 14 через окно 16 на ось пресса. Толкатель 29, перемещаясь посредством привода 32 вверх, через проем 40 приподнимает емкость 14 над держателем 34, который посредством гидроцилиндров 37 возвратится в исходное положение. Емкость 14 вместе с толкателем 29 опустится под собственным весом на пробку 18. Гидроцилиндры 10 опустят матрицу 7 до упора поперечины 22 в днище 3 (полный ход матрицы Н₁), при этом верхняя часть пробки 18, проходя через центральное отверстие 25 поперечины 22, войдет в нижнюю часть матрицы 7 и зафиксирует ее от боковых смещений, а шторы 26 закроют окна 16, 17, герметизируя рабочую зону пресса. При подаче жидкости в полость главного гидроцилиндра 8 плунжер 9 вместе с пресс-штемпелем 5 и пресс-шайбой 6 опустится до касания емкости 14, расположенной внутри матрицы 7, а затем сдавит емкость 14 в матрице 7 до получения спрессованного пакета. (Н₂ полный ход пресс-шайбы; Н₃ высота пакета).

Одновременно с прессованием емкости 14 осуществляется отсос радиоактивной пыли из рабочей зоны пресса.

После прекращения прессования давление жидкости в главном гидроцилиндре 8 сбрасывается. Гидроцилиндрами 10 осуществляется подъем матрицы 7 при неподвижном пресс-штемпеле 5, отчего произойдет выталкивание спрессованного пакета из матрицы 7.

При подаче жидкости высокого давления через отверстие в полом штоке 19 в полость 21 гидроцилиндра обратного хода пресс-штемпеля 5 осуществляется подъем последнего вместе с пресс-шайбой 6 вверх в исходное положение. Шторы 25 также поднимутся и откроют окна 16 и 17. Ходом толкателя 29 вверх спрессованный пакет поднимется над пробкой 18. Вилка 38 держателя 34 гидроцилиндра 37 заводится на ось пресса. При опускании толкателя спрессованный пакет опускается на вилку 38 и гидроцилиндром 37 выводится из-под пресса.

Далее пакет посредством захвата 49 электротали 48 и монорельса 47 убирается за пределы пресса и транспортного средства. После этого осуществляется процесс прессования следующей емкости 14.

После окончания работы пресс переводится в транспортное положение и перевозится автотранспортом в другое место эксплуатации.

Сущность изобретения: пресс содержит раму, станину с верхней и нижней плитами и поворотными цапфами, пресс-штемпель с пресс-шайбой, матрицу. Силовой привод пресса содержит главный гидроцилиндр с плунжером, гидроцилиндр обратного хода с размещенным в его полости поршнем, гидроцилиндры перемещения матрицы. Транспортное средство состоит из устройства загрузки емкостей с радиоактивными отходами и выгрузки спрессованных пакетов. Станина выполнена в виде цельной трубы. Нижняя плита станины выполнена за одно целое с трубой в виде днища с центральным отверстием, в котором расположена сменная пробка. Верхняя плита выполнена в виде съемной заглушки. Гидроцилиндр обратного хода пресс-штемпеля снабжен полым штоком для сообщения с насосной установкой. Полый шток соосно жестко закреплен на заглушке и поршне. Полость гидроцилиндра обратного хода пресс-штемпеля выполнена в теле плунжера главного гидроцилиндра и пресс-штемпеля и сообщается с полостью штока. На раме установлена регулируемая по высоте стойка. В нижней части матрицы закреплена поперечина с консолями. С поперечиной связаны шторы, выполненные в виде пластин, для герметизации рабочей зоны пресса. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Транспортабельный гидравлический пресс для сжатия емкостей с радиоактивными отходами, содержащий станину с верхней и нижней плитами и поворотными цапфами, пресс-штемпель с пресс-шайбой, матрицу, главный гидроцилиндр с плунжером, гидроцилиндр обратного хода с размещенным в его полости поршнем, гидроцилиндры перемещения матрицы, стационарную и поворотную опоры, устройство загрузки емкостей с радиоактивными отходами и выгрузки спрессованных пакетов, отличающийся тем, что он снабжен рамой, установленной на раме регулируемой по высоте стойкой, ограничивающей угол поворота станины, закрепленной в нижней части матрицы поперечиной с консолями и с центральным отверстием цилиндрической формы, диаметр которого равен внутреннему диаметру матрицы, шторами, соединенными с поперечиной, приводным ступенчатым цилиндрическим толкателем, станина выполнена в виде цельной трубы с оппозитно расположенными относительно друг друга окнами в боковых стенках для загрузки емкостей с радиоактивными отходами и выгрузки спрессованных пакетов и кронштейнами с направляющими пазами, нижняя плита выполнена за одно целое с трубой в виде днища с центральным отверстием, снабженным сменной пробкой, выступающей торцом над верхней поверхностью днища на расстояние не менее толщины поперечины с возможностью центровки с матрицей в ее нижнем положении, верхняя плита выполнена в виде съемной заглушки, гидроцилиндр обратного хода снабжен полым штоком для сообщения с насосной установкой, соосно жестко закрепленным на заглушке и поршне, а его полость выполнена в теле плунжера главного гидроцилиндра и пресс-штемпеля, выполненных за одно целое, и сообщается с полостью штока, устройство загрузки и выгрузки выполнено в виде размещенного с возможностью перемещения в направляющих рамы ползуна, жестко закрепленного одним концом на ползуне держателя с поворотными цапфами, шарнирно связанными с штоками гидроцилиндров его перемещения, шарнирно закрепленных на раме, второй конец которого, обращенный к станине, выполнен в форме вилки, ширина проема между двумя зубьями которой не меньше чем диаметр головки цилиндрического ступенчатого толкателя, а на ее верхней поверхности имеется кольцевой ободок, диаметр которого равен внутреннему диаметру матрицы, шторы выполнены в виде пластин, смонтированных в направляющих пазах кронштейнов трубы с возможностью продольного перемещения и закрытия окон последней для герметизации рабочей зоны пресса, при этом плунжер главного гидроцилиндра, матрица и поперечина смонтированы внутри трубы с возможностью продольного перемещения, консоли поперечины выходят из окон трубы и шарнирно соединены с штоками гидроцилиндров перемещения матрицы, шарнирно закрепленных в верхней части трубы, цилиндрический ступенчатый толкатель вмонтирован в пробку днища с возможностью перемещения по оси пресса, а торец его головки в исходном положении расположен заподлицо с верхней поверхностью сменной пробки, размеры цапф держателя и соответствующие размеры цапф станины и расстояние между цапфами станины и держателя выполнены одинаковыми, гидроцилиндры перемещения держателя смонтированы с возможностью отсоединения от цапф держателя и присоединения к цапфам станины, наружный диаметр плунжера главного гидроцилиндра, матрицы и поперечины равны внутреннему диаметру трубы, а держатель смонтирован с возможностью демонтажа. 2. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что привод толкателя выполнен в виде гидроцилиндра.