СИСТЕМА РАЗОБЩЕНИЯ ДВУХ УСТРОЙСТВ, КАЖДОЕ ИЗ КОТОРЫХ СОДЕРЖИТ КАМЕРУ, ГЕРМЕТИЧНО СООБЩЕННУЮ С КАМЕРОЙ ДРУГОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2010 года по МПК F16K3/02 G21F7/05 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к управлению и перемещению материалов и предметов в замкнутом пространстве, в частности в ядерных установках. В частности, оно связано с проблематикой технического обслуживания оборудования в закрытых и контролируемых установках, а именно с разобщением двух камер, герметично сообщенных и разделяемых, при этом внутреннее пространство каждой из камер должно оставаться замкнутым.

Уровень техники

В ядерной области широко применяются в установках обработки загрязненных материалов два устройства, каждое из которых состоит, в числе прочего, из камеры и которые во время работы сообщены с обеспечением плотного вакуума. При проведении технического обслуживания этих устройств приходится их разобщать. При этом необходимо исключить распространение загрязнения из камер в остальную часть установки. Несколько исходных решений известны и описаны в сборниках нормативов атомных центров, в частности, под названием «Замкнутые камеры и элементы переноса», гл. IV.2, а также стандарт NF ISO 1 933-3 «Компонент и замкнутая камера».

Первый прием состоит в применении мешка из гибкого и плотного материала, такого как виниловый мешок, располагаемого вокруг плоскости сопряжения двух разобщаемых устройств с обеспечением герметичности. Следовательно, возможно механически разобщить оба элемента между собой, образовать две герметичные камеры на каждом конце гибкого мешка и разрезать мешок на две части между образовавшимися камерами для высвобождения обоих устройств, при этом часть мешка будет обеспечивать замкнутость каждой камеры. Этот способ является дешевым, но трудно реализуемым на фланцах большого размера. Кроме того, на фланцах с болтовым креплением запрещено использовать двойные канавки, необходимые для крепления гибкого мешка. Применительно к тяжеловесным, установленным на ножках устройствам применение такого решения усложняется. С другой стороны, при наличии устройств большого диаметра такое применение вместе с вентиляцией ядерной установки во время работы сопровождается трудностями вследствие разрежения. Тем не менее, этот способ обладает преимуществом, так как он обеспечивает реализацию без нарушения замкнутости и при статической герметичности.

Другое решение заключается в применении герметичной двойной переходной двери. Оба устройства, сообщаемые между собой, содержат по одной одинаковой герметичной двери. В этом случае оба устройства располагают друг против друга на уровне обоих герметичных дверей и жестко соединяют между собой. Обе эти двери полностью удаляют с дверных обвязок, освобождая проход. Этот способ является относительно простым и исключающим загрязнение, но очень дорогостоящим. Кроме того, он не предназначен для применения в вакууме. Способ связан с использованием перчаточного бокса или дистанционного манипулятора, позволяющего одновременно открывать обе двери изнутри устройства.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание системы, позволяющей легко, надежно и герметично разобщать два устройства с камерами, сообщенными с плотным вакуумом между собой, устраняя при этом описанные недостатки, присущие указанным выше обоим методам.

Основным объектом изобретения является система для разобщения двух устройств, каждое из которых содержит камеру, сообщаемую во время работы с камерой другого устройства, причем во время работы обеспечен герметичный вакуум, при этом исключается распространение загрязнения из устройств наружу при техническом обслуживании.

Система согласно изобретению содержит герметизирующий фланец, расположенный между обеими камерами и закрепленный на них, состоящий из охватывающего и охватываемого фланцев, временно прижатых и закрепленных между собой, при этом герметизирующий фланец содержит зазор и средства для его перекрытия, а также две задвижки, выполненные с возможностью введения в зазор и герметично отсекающие камеры, расположенные напротив фланца.

Таким образом, возможно разобщение обоих устройств между собой, при этом обе камеры герметично замкнуты, каждая раздельно посредством задвижки.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения средства для перекрытия зазора выполнены в виде продольной крышки.

Предпочтительно, чтобы крышка содержала уплотнение.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения герметичное уплотнение применяется между охватываемым и охватывающим фланцами в плоскости, отличной, но параллельной плоскости, образуемой зазором и плоскостью отсечки задвижками. Это приводит к отсутствию уплотнения, располагаемого на месте механического соединения между обеими задвижками, т.е. в той же плоскости, и позволяет обеспечить высокую плотность вакуума.

Для облегчения прижатия задвижек между собой каждая из них содержит, по меньшей мере, две рейки, каждая из которых опирается на рейку другой задвижки.

Также предпочтительно, чтобы на одной из обеих задвижек, преимущественно на задвижке большего размера, располагалась ручка.

В целях повышения герметичности узла, состоящего из обеих задвижек, дополнительно предусмотрена плоская прокладка, расположенная между обоими задвижками по всей их периферии.

Для повышения герметичности против загрязнения также эффективно применять уплотнение, располагаемое вокруг отверстия зазора для изоляции последнего.

Наконец, на наружной части герметизирующего фланца выполнена двойная канавка для крепления герметизирующего мешка, позволяющего демонтировать и снова вставлять задвижки без нарушения герметичности.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:

фиг.1 - детальный вид в аксонометрии на всю систему разобщения согласно изобретению;

фиг.2 - вид в аксонометрии на герметизирующий фланец системы согласно изобретению;

фиг.3А, 3В - вид в аксонометрии на обе задвижки системы согласно изобретению;

фиг.4 - система согласно изобретению по фиг.1, 2 в вертикальном частичном разрезе;

фиг.5 - система согласно изобретению по фиг.1, 2 в горизонтальном частичном разрезе;

фиг.6А-6D - четыре фазы применения системы согласно изобретению.

Осуществление изобретения

На фиг.1 детально показана система согласно изобретению, т.е. в состоянии, при котором детали разобщены между собой. Эта система состоит, главным образом, из герметизирующего фланца 10 и двух задвижек 20А, 20В, из которых соответственно задвижка 20А является охватывающей, а задвижка 20В - охватываемой. Охватывающая задвижка 20А изображена в положении закрытия, т.е. она вставлена в герметизирующий фланец 10 через зазор 12 в его верхней части. Этот фланец оснащен крышкой 11 для перекрытия зазора 12 в том случае, когда задвижки 20А, 20В не подлежат вставлению или извлечены из герметизирующего фланца 10. На этой же фигуре показана двойная канавка 15, выполненная в верхней части герметизирующего фланца 10. Следует отметить, что изображение на этой фигуре не передает принцип действия системы согласно изобретению, так как на ней показан вид в разобранном состоянии.

На фиг.2 показан полностью герметизирующий фланец 10 по фиг.1, состоящий из охватывающего фланца 10А, в котором закреплен охватываемый фланец 10В. При этом охватываемый фланец расположен с заходом внутрь охватывающего фланца 10А. Выражения «охватываемый» и «охватывающий» означают, что охватывающий фланец 10А является более широким, чем охватываемый фланец 10В, и что последний прижат к охватывающему фланцу 10А, заходя при этом незначительно внутрь его своей усеченно-конической поверхностью 17. Постоянство крепления обеспечивается крепежными винтами 14, расположенными по периферии узла и пропущенными через оба охватывающий 10А и охватываемый 10В фланцы. Со стороны охватывающего фланца 10А, на противоположной стороне расположения охватываемого фланца 10В, расположена выступающая часть, образующая соединительный фланец 16. Эта часть охватывающего фланца 10А образует стандартную поверхность раздела вакуума, стандартизированного в соответствии с ISO-F. В данном варианте выполнения ширина этого узла может составлять от около 60 до 70 мм.

Узел этого регулирующего фланца 10 остается закрепленным на своем месте в установке при демонтаже устройства, так как он входит в состав установки.

Двумя важными элементами системы согласно изобретению являются охватывающая задвижка 20А и охватываемая задвижка 20В, называемые также охватывающим и охватываемым «гильотинными затворами». Эти элементы изображены соответственно на фиг.3А и 3В, где они расположены на своих охватывающем 10А и охватываемом 10В фланцах. Как показано на фиг.3А, охватывающая задвижка 20А вставлена в зазор 12 охватывающего фланца 10А и выступает над ним в виде ручки 22, служащей для управления всем узлом, состоящим из охватывающей задвижки 20А и охватываемой задвижки 20В.

На фиг.3В охватываемая задвижка 20В изображена в положении, в котором она вставлена в свой охватываемый фланец 10В. Герметичное уплотнение 21 расположено на охватываемом фланце 10 В таким образом, что в том случае, когда этот узел оказывается прижатым к охватывающему узлу, показанному на фиг.3А, пространство между охватывающей задвижкой 20А и охватываемой задвижкой 20В будет герметично изолировано. В этой связи необходимо отметить, что это пространство является очень узким и образует обезвреживаемую зону 24 при разобщении системы. Это герметичное уплотнение 21 позволяет создавать вакуум в указанном пространстве. Следует отметить, что подобно охватывающему фланцу 10А охватываемый фланец 10В содержит стандартную поверхность раздела по отношению к вакууму в соответствии с ISO F.

На поверхности каждой задвижки 20А, 20В, находящейся напротив другой задвижки, расположено несколько горизонтальных реек 23, а именно, по меньшей мере, две, установленные каждая таким образом, что она опирается на рейку противоположной задвижки для облегчения введения и извлечения узла из двух задвижек в результате передачи усилия, необходимого для движения узла относительно герметизирующего фланца. Кроме того, рейки служат для придания жесткости каждой из задвижек. Они могут быть намагничены для облегчения одновременного введения обеих задвижек в зазор 12 регулирующего фланца 10.

На фиг.4, на которой в частичном вертикальном разрезе показана вся система согласно изобретению, можно видеть уплотнения для повышения ее герметичности. Первое герметичное уплотнение 26 расположено между охватываемым фланцем 10В и охватывающим фланцем 10А на конце усеченно-конических поверхностей 17, посредством которых охватывающий и охватываемый фланцы 10А, 10В опираются друг на друга. Следует отметить, что вертикальная плоскость, в которой расположено данное герметичное уплотнение, отличается от плоскости введения обеих задвижек 20А, 20В. Это позволяет обеспечить глубокий плотный вакуум.

Также уплотнение 27 крышки расположено между опорной поверхностью крышки 11 и верхней поверхностью охватывающего фланца 10А по обеим сторонам зазора 12.

Уплотнение 28 против загрязнения предусмотрено по обеим сторонам верхней части охватывающей задвижки 20А для изоляции отверстия зазора 12.

На фигуре также изображена плоская прокладка 21.

На фиг.5, на которой показан вид в частичном горизонтальном разрезе, также изображены плоская прокладка 21 и герметичное уплотнение 26, расположенное вначале и между обеими усеченно-коническими поверхностями 17 охватывающего и охватываемого фланцев 10А, 10В.

Как показано на фиг.6А, в пассивном состоянии системы согласно изобретению, входящей в состав установки, герметизирующий фланец 10 герметично закреплен между двумя устройствами 30А и 30В, которые он связывает между собой.

Первый этап заключается в удалении крышки 11, закрепленной винтами на охватывающем фланце. В связи с тем, что внутри установки присутствует пониженное давление, то крышка сохраняется на своем месте. При необходимости в целях безопасности могут быть предусмотрены крыльчатые гайки.

Второй этап состоит в том, что узел из двух задвижек 20А и 20 В, образующих гильотинный затвор, приводят в показанное на фиг.6В положение, применяя для этого виниловый мешок 31, закрепленный с помощью двойной канавки 15 (фиг.2).

Третий этап, показанный на фиг.6С, состоит во введении обеих задвижек 20А, 20В в зазор 12 герметизирующего фланца 10. Эта операция проводится через мешок 31 боковым толканием крышки, при этом изображенная на фиг.3А ручка 22 позволяет правильно установить узел на дне углубления, образованного герметизирующим фланцем 10.

Как видно на фиг.6D, крепежные винты 14 удалены, и оба устройства 30А, 30В разобщены.

Преимущества изобретения

Цель предложенного решения состоит в обеспечении возможности упрощенного заведения снаружи задвижек, образующих гильотинные затворы, для ограничения распространения загрязнения в процессе демонтажа. Последующими этапами после этой операции являются местное обеззараживание определенной зоны, показанной, в частности, на фигурах 3А, 3В, между обеими задвижками 20А, 20В, и установка крышки для окончательной герметизации.

Данный узел образует пассивное механическое устройство, не требующее технического обслуживания и контроля герметичного уплотнения 26, предназначенного для поддержания вакуума.

Габариты узла ограничены.

В рамках применения вентиляции ядерной установки размеры используемого винилового мешка являются относительно малыми, а его применение является простым и доступным.

Таким образом, герметизирующий фланец обеспечивает положение, при котором в случае нарушения герметичности проходное сечение уменьшается до проходного сечения задвижек, т.е. до проходного сечения зазора 12 герметизирующего фланца 10. Это позволяет эффективнее управлять параметрами вентиляции ядерной установки, заданными, в числе прочего, с учетом необходимых показателей безопасного расхода, пропорциональных проходному сечению при аварийном режиме.

Принцип гильотинного затвора уже применяется в промышленной практике, класс его экологической безопасности контролируется. В частности, имеются в виду установки, используемые в оптической промышленности. В этих случаях применения, используемые в качестве гильотинных затворов задвижки, вводятся до плоскости соединения двух соответствующих поверхностей раздела. Напротив, в данном случае плоскость введения обеих задвижек отличается от плоскости соединения, задаваемой положением герметичного уплотнения 26 между обоими охватывающим и охватываемым герметизирующими фланцами 10В и 10А.

Герметизирующие фланцы являются эффективными при вакуумном процессе, при котором необходимо поддерживать герметичность при демонтаже части установки после восстановления атмосферного давления, в частности, имеется в виду герметичность, необходимая в радиологии, экологии и химическом производстве.

Данная система предназначена в первую очередь для применения в установке с лазером большой мощности, в которой экспериментальная камера находится под вакуумом во время вспышек, а также для обеспечения радиологической герметичности. Следовательно, герметизирующие фланцы могут применяться при демонтаже прокладочных систем, при диагностике переходной фазы или фазы роста радиологического риска, когда требуется произвести демонтаж оборудования с обеспечением герметичности, не прибегая при этом к дорогостоящим системам, таким, как описанные в разделе «Уровень техники».

В ядерной области данная система позволяет производить демонтаж оборудования, техническое обслуживание которого является второстепенным и не оправдывает применения задвижки или системы с герметичной двойной переходной дверью, которую трудно поддерживать в герметичном состоянии.

Фланцы могут применяться для демонтажа герметичных смотровых окон в вакууме для контроля их запыленности во время обслуживания. В этом случае в качестве загрязнителя выступает именно окружающая среда.

Система согласно изобретению позволяет разобщать два устройства, входящие в состав установки с замкнутой средой, без нарушения герметичности внутри этой установки. Система содержит герметизирующий фланец, расположенный между двумя участками установки с обеспечением герметичности и содержащий зазор, предохраняемый временной крышкой. Узел дополняется затвором, образованным двумя задвижками, располагаемыми друг против друга перед заведением в зазор. После полного введения затвора обе задвижки могут быть разъединены для обеспечения плотного перекрытия обеих частей разобщаемой установки каждой задвижкой. Применяется в герметичных установках для использования способа обслуживания под вакуумом, при котором специально требуется поддержание герметичности. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система разобщения двух устройств (30А, 30В), каждое из которых содержит камеру, сообщенную во время работы с камерой второго устройства, причем во время работы обеспечен герметичный вакуум, при этом исключается распространение загрязнения из устройств наружу при техническом обслуживании, отличающаяся тем, что она содержит герметизирующий фланец (10), расположенный между обеими камерами устройств (30А, 30В) и закрепленный на них и состоящий из охватывающего (10А) и охватываемого (10В) фланцев, временно прижатых и закрепленных между собой, при этом герметизирующий фланец содержит зазор (12) и средства для его перекрытия, а также две задвижки (20А, 20В), расположенные друг против друга при заведении снаружи в зазор (12) и при герметичном закрытии камер, расположенных напротив герметизирующего фланца (10).

2. Система разобщения по п.1, отличающаяся тем, что средства для перекрытия зазора (12) выполнены в виде продольной крышки (11).

3. Система разобщения по п.2, отличающаяся тем, что уплотнение (27) для крышки, расположено между крышкой (11) и герметизирующим фланцем (10).

4. Система разобщения по п.1, отличающаяся тем, что она содержит герметичное уплотнение (26), расположенное между охватывающим (10А) и охватываемым (10В) фланцами в плоскости, отличной от плоскости, образуемой зазором (12) и плоскостью введения задвижек (20А, 20В).

5. Система разобщения по п.1, отличающаяся тем, что она содержит ручку (22) на одной из задвижек, в данном случае на охватывающей задвижке (20А), размер которой превышает размер охватываемой задвижки (20В).

6. Система разобщения по п.5, отличающаяся тем, что она содержит двойную канавку (15) на наружной части охватывающего фланца (20А), предназначенную для крепления герметичного мешка, в частности винилового (31).

7. Система разобщения по п.1, отличающаяся тем, что она содержит плоскую прокладку (21), расположенную между задвижками (20А, 20В) по всей их периферии.

8. Система разобщения по п.1, отличающаяся тем, что она содержит прокладку (28) от загрязнения, расположенную вокруг зазора (12) для изоляции его отверстия.