Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами Российский патент 2022 года по МПК F42B39/00 B65D88/00 

Область техники

Изобретение относится к устройству обращения с энергетическими материалами, в частности, к непосредственному процессу использования энергетических материалов в производственном цикле, и может быть использовано, в частности, при производстве взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов и химических удобрений.

Уровень техники

Из уровня техники известны энергетические материалы - химические вещества, склонные к физико-химическим превращениям при тепловых или механических воздействиях на них. Термин «энергетические материалы» используется, главным образом, для включения в него всех материалов, которые могут подвергаться экзотермической химической реакции, при которой высвобождается тепловая энергия. Традиционно к энергетическим материалам относятся ароматические нитро- и нитрозосоединения, которые наиболее массово применяются для производства лекарственных средств, красителей, растворителей, взрывчатых веществ, пиротехнических, а также порохов и твердых ракетных топлив, фумигантов и многих других соединений. Главной особенностью таких энергетических материалов является высокая энергетическая плотность и способность к непроизвольному выделению сконденсированной в структуре энергии при случайных тепловых или механических воздействиях. Все эти вещества разлагаются по гомогенному механизму и приводят не только к ухудшению свойств и порче продукта, но и к авариям с тяжелыми последствиями. Процессы разложения, которые могут генерироваться в процессе хранения, транспортировки и переработки этих энергетических материалов, являются частью классической ситуации риска, которая связана почти с 90% аварийных случаев при обращении и выполнении работ на промышленных и транспортных объектах.

Для всех этих опасных веществ остается до конца не изученным механизм возбуждения процессов разложения, горения и взрыва. Более того, механизм возбуждения этих опасных процессов для каждого из этих веществ отличается при разных видах воздействия (удар, трение, нагрев, вибрация). Остается неизвестным также периодичность изменения напряжений и деформаций, продолжительность воздействия, так как длительность каждого цикла нагружения на кристалл энергетического материала, находящегося в объеме контейнера, является очень малой величиной. В каждом акте воздействия на вещество остаются также неизвестными параметры электризации частиц (в различных условиях влажности воздушной среды), их пыления при вибрациях и ударах.

Известно, что первичной стадией процесса выделения энергии является разложение химического соединения (гниение, порча) под действием внешних факторов (температуры, давления, кислорода воздуха, ударов, вибраций и т.д.) с выделением тепла и газообразных продуктов распада.

Единственным параметром оценки скорости разложения веществ в физике определен период полураспада. Общей характеристикой для всех химических реакций является скорость, с которой они протекают и, которая весьма быстро увеличивается с увеличением температуры. Поэтому, для энергетических материалов значение температуры начала разложения является единственным критерием, который отражает свойства этих материалов после теплового или механического воздействия. Установлено, что реакция физико-химического разложения энергетических материалов может протекать по двум, в основном, различным путям.

Один из них называется гомогенным разложением, которое протекает в энергетическом материале при любой заданной температуре, давлении и вибрациях. Оно протекает с одной и той же скоростью по всему материалу, но гораздо быстрее при более высокой температуре, давлении или вибрациях. Например, доказано, что при вибрациях 30 ГЦ и выше в энергетических материалах начинаются процессы химического разложения. Если тепловые, вибрационные или механические воздействия продолжаются, то процесс разложения материала активизируется. Первый тип процесса разложения является ответственным за ухудшение свойств энергетического материала (взрывчатого вещества, пороха, твердого ракетного топлива, газообразных соединений типа перекиси водорода, пиротехнической смеси, фармацевтического препарата или химического удобрения) в течении длительного периода хранения или может вызвать катастрофический саморазогрев, например, если материал (вещество) выдерживается при высокой температуре длительное время.

Второй тип является процессом, который рассматривается как горение или поверхностное горение. Это более быстрое разложение, которое имеет место локально, главным образом, на свободной поверхности в контакте с горячим газом, таким как пламя, который нагревает поверхность, заставляя материал в этой зоне разлагаться, в то время как другая часть материала остается холодной и стабильной. Данный тип разложения является процессом, по которому все энергетические материалы способны реагировать при воспламенении, обеспечивая устойчивый поток горячих газов, и это может быть также реакционным процессом при ударном инициировании и детонации в пористых взрывчатых веществах.

Настоящее изобретение направлено на предотвращение возникновения первого типа из описанных процессов разложения энергетического материала, при этом, оно может быть использовано при возникновении второго типа разложения энергетического материала.

Из патента РФ на изобретение № 2603339, МПК G01N 27/416, опубликованного 27.11.2016 г. известны способ измерения температуры, влажности и скорости их изменения в герметичном контейнере с газовой средой и устройство (контейнер) для его реализации. Так, указанный способ включает установку в контейнере исследуемых объектов с переменными во времени физико-химическими параметрами (энергетических материалов) и датчики температуры и влажности, динамическое измерение показателей газовой среды в контейнере, с помощью указанных датчиков температуры и влажности, преобразование измеренных аналоговых сигналов датчиков в конечный вид данных и их передачу на автономный измерительно-преобразовательный блок и центр обработки данных для их сбора и анализа. На основании сформированных баз данных осуществляют контроль за процессом, делают оценку безопасности процесса и прогноз дальнейшего развития процесса. Указанный способ и предлагаемый в соответствии с ним контейнер позволяют осуществлять только пассивное наблюдение и не позволяют управлять (влиять) на энергетический материал в режиме реального времени, защищать от появления внештатных ситуаций, а также не предусматривают одновременное использование энергетического материала в требуемой операции производственного цикла.

Из патента РФ на изобретение № 2508528, МПК G01M 11/00, опубликованного 27.02.2014 г. известен способ оценки состояния контролируемого объекта, включающих измерение с помощью датчиков -температуры, ударного импульса, давления, скорости, перемещения, параметров состояния энергетического материала в контейнере, а также блок кода и идентификации, конструктивно совмещенный с переходными устройствами (соединителями), информационные каналы связи, пульт опроса (внутренний контроллер), ПЭВМ (внешний пульт управления), интерфейс связи с ПЭВМ. Пульт опроса предназначен для оперативного получения в световом и звуковом виде информации об изменении состояния опасности энергетического материала после аварийных воздействий, а также для контроля исходных состояний, регистрации, обработки и хранения информации о срабатывании (несрабатывании) каждого из первичных преобразователей (датчиков), вида воздействия и данных, необходимых для идентификации энергетического материала. Полученная информация, при необходимости, может быть передана по интерфейсу на ПЭВМ для последующей обработки. Несмотря на то, что в указанном способе задействуется большее количество типов измерений (датчиков), указанное изобретение не позволяет управлять (влиять на) состоянием энергетического материала в режиме реального времени, не защищает от появления внештатных ситуаций, а также не предусматривает использование энергетического материала в требуемой операции производственного цикла.

Из патента РФ на изобретение № 2715379, МПК G21F 5/00, опубликованного 27.02.2020 г. известен контейнер со средствами защиты и контроля, включающий датчик контроля ударных перегрузок, датчик температуры и датчик контроля вскрытия, подключенных к пассивному ответчику, и по крайней мере одного считывающего устройства, дистанционно размещенного относительно контейнера, идентифицирующего пассивный ответчик и контролирующего состояние ответчика посредством радиозондирования. При этом функция защиты достигается за счёт применения наружного силового корпуса, противопулевого защитного экрана, теплозащитного слоя, демпфирующего слоя, образующих в совокупности внутреннюю полость для размещения защищаемого и контролируемого груза, то есть осуществляет пассивную защиту от внештатных ситуаций, связанных с состоянием энергетического материала, и направлена в первую очередь, не на предотвращения внештатных ситуаций, а снижение ущерба и повреждений от них. Таким образом указанное изобретение не позволяют управлять (влиять) на энергетический материал в режиме реального времени, не защищает от появления внештатных ситуаций, а также не предусматривает использование энергетического материала в требуемой операции производственного цикла.

Из патента РФ на изобретение № 2362600, МПК A62C 2/00, опубликованного 27.07.2009 г., известна система для хранения опасных химических веществ, содержащая первый контейнер для хранения химических веществ (энергетических материалов) и второй контейнер, при этом первый контейнер имеет устройство обнаружения утечки, которое при обнаружении утечки опасных химических веществ либо при воздействии высокой температуры (датчик температуры) управляет автоматическим выпускным каналом для автоматического открытия, второй контейнер содержит, по существу, безопасный сжиженный газ (инертный газ) и имеет отверстие, которое сообщается с внешней окружающей средой с возможностью контроля. При этом указанная система снабжена защитой от внештатных ситуаций, во время которых осуществляется выпуск сжиженного газа (безопасного газа), поглощающего тепло первого контейнера так, что температура первого контейнера снижается и давление в первом контейнере уменьшается так, чтобы исключить утечку или взрыв первого контейнера, вызванного превышением давления, или повысить вязкость опасных химических веществ (энергетических материалов) для снижения скорости утечки при ее возникновении. Достоинством указанного изобретения является защита от внештатных ситуаций без уничтожения хранимого энергетического материала, при этом, указанное изобретение позволяет управлять (влиять) на энергетический материал в узком диапазоне состояния энергетического материала, но не обеспечивает полную защиту от продолжения реакции в энергетическом материале после его охлаждения, а также от повторения внештатных ситуаций, поскольку запас сжиженного газа ограничен. Кроме того, указанное изобретение не предусматривают одновременное использование энергетического материала в требуемой операции производственного цикла.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, является способ инертизации для предотвращения пожаров или взрыва в замкнутом защищенном пространстве (контейнере), известный из патента РФ на изобретение № 2362600, МПК A62C 2/00, опубликованного 27.07.2009 г., в котором содержание кислорода в защищенном пространстве понижают до базового уровня инертизации, при этом, задействуются датчики для измерения концентрации горючих газов в защищенном пространстве/области. Общий гасящий эффект этого способа основывается на принципе вытеснения кислорода. Указанный способ основывается на постоянном контроле горючих газов в замкнутом защищенном пространстве, содержащим потенциально горючие материалы, и вытеснении горючих газов с помощью инертного газа. При этом указанный способ не решает задачи защиты от внештатных ситуаций, не связанных с концентрацией горючих газов, например, с повышением температуры, давления, вибрации и иных воздействий, оказываемых на энергетический материал в процессе хранения, транспортировки и использования энергетического материала в требуемой операции производственного цикла. Кроме того, лишь часть внештатных ситуаций связана с наличием горючих газов в контейнере, тогда как с веществами, в том числе, с нитроглицерином, для предотвращения внештатных ситуаций требуется дополнительный контроль состояния энергетических материалов, а также способов воздействия на них. Кроме того, указанное изобретение не предусматривает одновременное использование энергетического материала в требуемой операции производственного цикла.

Описанные выше способы обращения с энергетическими материалами и контейнеры используются для обеспечения безопасности при выполнении только базовых задач – перевозка и хранение энергетических материалов, поскольку у них отсутствуют такой функционал, как непрерывно-циклический (постоянный) контроль состояния и стабилизации поведения энергетического материала в контейнере при его использовании в производстве, в том числе при дозировании необходимого количества материала, требуемого в конкретной технологической операции.

Кроме того, описанные выше способы обращения с энергетическими материалами и контейнеры не предусматривают автоматическую процедуру допуска энергетического материала для его использования в производственной операции после перенесенного им воздействия в результате нерегламентированных перевозки и хранения. Так, в случае наличия информации о наличии в процессе транспортировки или хранения тары с энергетическими материалами случаев воздействия на неё температуры, давления и вибрации, инициирующих процесс гомогенного разложения энергетического материала, решение о допуске энергетического материала к дальнейшим производственным операциям принимается на основании опыта персонала, либо по результатам дополнительного и длительного лабораторного исследования на предприятии-пользователе, либо не учитывается, что увеличивает риск возникновения аварийной ситуации и снижает качество готовых изделий/полуфабрикатов.

Таким образом, отсутствие системы безопасного обращения с энергетическими материалами в процессе их использования в производстве изделий/полуфабрикатов изделий, требуют множества дополнительных операций с энергетическими материалами, такими как: отбор проб для дальнейших исследований на предприятии-пользователе, перетаривание энергетических материалов в дозирующие устройства/системы или ёмкости для дальнейшего использования в производстве, перемещение отобранного количества энергетического материала по цеху/предприятию-пользователю, хранение отобранного количества энергетического материала в цехе/производственной площадке предприятия-пользователя, чистка тары и(или) ее уничтожение после проведения требуемых операций. Так, при поступлении такой тары от предприятия-изготовителя с энергетическим материалом предприятию-пользователю, персоналу последнего приходится проводить указанные выше операции с энергетическими материалами, что увеличивает вероятность возникновения внештатных ситуаций. При этом на каждой опасной операции задействовано от двух до шести человек персонала, что требует учета затрат на обеспечение их безопасности, компенсации в случае смерти или травмирования, а также содержание служб контроля и обеспечения промышленной безопасности. Кроме того, при использовании такой тары в производстве сохраняется постоянный источник опасности и непроизводительных затрат, тратятся ресурсы предприятия на контроль транспортно-логистических потоков энергетических материалов, как на территории производственной зоны, так и в контуре промышленных объектов отрасли или кооперации.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание системы безопасного обращения с энергетическими материалами в процессе их использования в производстве изделий/полуфабрикатов изделий, имеющей постоянный контроль за состоянием энергетического материала в контейнере при непосредственном использовании энергетического материала в производственном цикле, обладающей возможностью стабилизировать поведение энергетического материала в контейнере или производить блокировку выгрузки (дозирования) энергетического материала в случае отклонения его состояния от заданных значений при задействовании его в производственном цикле, а также обладающей возможностью контролировать регламентированное использование энергетического материала от момента его загрузки в контейнер на предприятии-изготовителе до момента его полного расходования в производственном цикле предприятия-пользователя.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение безопасности в непосредственном процессе использования энергетических материалов в производстве изделий/полуфабрикатов изделий, достигаемым за счёт постоянного контроля за состоянием энергетического материала в контейнере при непосредственном использовании энергетического материала в производственном цикле, возможности стабилизировать поведение энергетического материала в контейнере или блокировки выгрузки энергетического материала в случае отклонения его состояния от заданных значений при непосредственном задействовании его в производственном цикле, возможности контролировать без перерывов регламентированное использование энергетического материала от момента его загрузки в контейнер на предприятии-изготовителе до момента его полного расходования в производственном цикле предприятия-пользователя. Дополнительным техническим результатом является сокращение производственных затрат, в том числе временных и транспортных затрат, за счет исключения из технологического процесса следующих операций: отбор проб для лабораторных исследований характеристик энергетического материала на предприятии-пользователе после транспортировки или хранения, перетаривание энергетического материала в дозирующее устройство/систему и ёмкость для дальнейшего использования в производстве, перемещение отобранного количества энергетического материала по цеху/производственной площадке предприятия-пользователя, хранение отобранного количества энергетического материала в цехе/предприятия-пользователя, чистки тары или ее уничтожении после проведения требуемых операций.

Указанный технический результат достигается с помощью контейнера для безопасного обращения с энергетическими материалами, включающего ёмкость для энергетического материала, элемент для загрузки энергетического материала, элемент для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала, элемент для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера, элемент управления. Согласно заявленному решению элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера выполнен с возможностью выгрузки энергетического материала из контейнера в приёмный элемент устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, и с возможностью блокировки выгрузки энергетического материала в случае отклонения параметров состояния загруженного энергетического материала от допустимых, при этом в качестве элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала используют по меньшей мере один газоанализатор-детектор на базе МДП-сенсоров («Металл-Диэлектрик-Полупроводник»), который выполнен с возможностью контроля параметров энергетического материала в момент использования энергетического материала устройством, предусмотренным операцией производственного цикла, а элемент для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере выполнен с возможностью стабилизации параметров энергетического материала в случае их отклонения от допустимых параметров в момент использования энергетического материала устройством, предусмотренным операцией производственного цикла.

В качестве элемента для загрузки энергетического материала могут использовать крышку, или люк, или трубное соединение.

При этом в качестве элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала могут использовать по меньшей мере один высокочастотный (пьезоэлектрический) детектор, и/или по меньшей мере один датчик температуры, и/или по меньшей мере один датчик давления, и/или по меньшей мере один датчик вибраций.

Помимо этого, в качестве элемента для стабилизации параметров энергетического материала в объёме контейнера при их отклонении от допустимых параметров могут использовать по меньшей мере одна ёмкость с инертным газом, оборудованная системой подачи, и/или по меньшей мере одна ёмкость с флегматизирующим материалом, оборудованная системой подачи, и/или по меньшей мере одну ёмкость с водой, оборудованная системой подачи.

Тогда как в качестве элемента для выгрузки энергетического материала из контейнера могут использовать устройство для выгрузки сыпучих грузов, или устройство для выгрузки жидких грузов, или устройство для выгрузки газообразных грузов.

Также элемент для загрузки энергетического материала и элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера могут быть выполнены в виде одного устройства.

Кроме того, в качестве устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, могут использовать смеситель или реактор.

При этом контейнер может включать элемент контроля доступа в объём контейнера, элемент контроля выгрузки энергетического материала, элемент контроля местоположения контейнера.

Элемент управления может быть выполнен в виде внутреннего и/или внешнего элемента управления, при этом в качестве внутреннего элемента может быть использован контроллер, а в качестве внешнего элемента использован контроллер устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, или контроллер системы безопасности предприятия, или контроллер пульта управления. А элемент управления может быть оборудован внутренним и/или внешним источником питания. При этом контейнер может включать элемент связи, выполненный с возможностью передавать информацию внешнему элементу управления от элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала, элемента контроля доступа в объём контейнера, элемента контроля выгрузки энергетического материала и элемента контроля местоположения контейнера, а также с возможностью принимать информацию от внешнего элемента управления для управления элементом для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, элементом для выгрузки энергетического материала и элементом для загрузки энергетического материала.

Преимущественно контейнер включает силовую раму для предотвращения повреждения ёмкости и элементов.

В отличии от ближайшего аналога, приведённое выше устройство (контейнер) используют не только при хранении и перевозки энергетического материала, но и в непосредственной операции производственного цикла для подачи энергетического материала в смеситель или реактор. Кроме того, осуществляют непрерывно-циклический (постоянный) контроль состояния энергетического материала не только с целью отслеживания внештатных ситуаций, но и осуществляют контроль воздействия (нерегламентированного воздействия), которое ведёт к постепенному накоплению и увеличению доли дефектов в энергетических материалах, ухудшающих его качество. Помимо этого, в случае воздействия (нерегламентированного воздействия) или нескольких воздействий не приводящих к внештатной ситуации (взрыву, пожару, задымлению и т.д.), но ухудшающих необходимое (проектное) качество энергетического материала, в отличии от ближайшего аналога, осуществляется автоматическая блокировка выгрузки энергетического материала из контейнера.

Осуществление изобретения

Предлагаемое изобретение поясняется контейнером для безопасного обращения с энергетическими материалами, однако, приведенный пример не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заявленного технического результата.

Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами включает ёмкость для ПХА, элемент для загрузки ПХА, в качестве которого используют крышку, элемент для контроля допустимых параметров состояния загруженного ПХА в качестве которого используют газоанализатор- детектор на базе МДП-сенсоров («Металл-Диэлектрик-Полупроводник»), также имеющий название микроэлектронный газовый ёмкостный датчик на основе сенсора со структурой МДП («Металл- Диэлектрик-Проводник»), позволяющий обнаружить целевые продукты термического разложения энергетического материала (диоксида азота, окиси азота, водорода, аммиака, хлор-иона или оксида углерода), высокочастотный (пьезоэлектрический) детектор, датчик температуры, датчик давления, элемент для стабилизации параметров ПХА в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, в качестве которого используют ёмкость с инертным газом, оборудованную системой подачи, и ёмкость с флегматизирующим материалом, оборудованную системой подачи, элемент для выгрузки ПХА из контейнера, в качестве которого используют устройство для выгрузки сыпучих грузов, внутренний элемент управления, в качестве которого используют контроллер. При этом элемент для выгрузки ПХА из контейнера выполнен с возможностью выгрузки ПХА из контейнера в приёмный элемент устройства, предусмотренного операцией производственного цикла - смесителя, и с возможностью блокировки выгрузки ПХА в случае отклонения параметров состояния, загруженного ПХА от допустимых. Также элемент для контроля допустимых параметров состояния загруженного ПХА выполнен с возможностью контроля параметров ПХА в момент использования энергетического материала смесителем. Кроме того, для стабилизации параметров ПХА, контейнер выполнен с возможностью стабилизации параметров ПХА в случае их отклонения от допустимых параметров в момент использования ПХА смесителем.

При этом вместо крышки в качестве элемента для загрузки энергетического материала могут использовать люк или трубное соединение, а вместо устройства для выгрузки сыпучих грузов в качестве элемента для выгрузки энергетического материала из контейнера могут использовать устройство для выгрузки жидких грузов, или устройство для выгрузки газообразных грузов, что выбирают исходя из состояния используемого энергетического материала – порошкообразное, жидкое, газообразное. Также элемент для загрузки энергетического материала и элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера могут быть выполнены в виде одного устройства, такое совмещение обеспечивает снижение количества элементов контейнера и не усложняет его конструкцию.

Также количество датчиков и детекторов, используемых в качестве элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала, выбирается исходя из их чувствительности и габаритов контейнера, а также требований к надёжности по проекту.

Помимо этого, количество указанных устройств, используемых в качестве элемента для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров может подбираться исходя их свойств энергетического материала, проектного количества используемого материала, а также требований к надёжности по проекту. При этом, в дополнении к указанным устройствам, используемым в качестве элемента для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, могут использовать ёмкость с водой, оборудованную системой подачи.

Кроме того, вместо смесителя в качестве устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, могут использовать реактор, что определяют исходя из проекта.

Контейнер включает элемент контроля доступа в объём контейнера, в качестве которого используют геркон, а также могут использовать любой из доступных механических, электромеханических или электронных устройств, сигнализирующих о вскрытии контейнера. При этом контейнер может не иметь элемента контроля доступа в объём контейнера, в этом случае предприятие-пользователь самостоятельно контролирует ограничение доступа персонала в объём контейнера.

Также контейнер включает элемент контроля выгрузки энергетического материала, в качестве которого используют дозатор сыпучих веществ. При этом контейнер может не иметь элемента контроля выгрузки энергетического материала, в этом случае элемент контроля выгрузки энергетического материала может быть установлен в приёмном элементе устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, либо учёт энергетического материала может производится путём подбора проходного сечения элемента для выгрузки энергетического материала из контейнера.

Кроме того, контейнер включает элемент контроля местоположения контейнера, в качестве которого используют устройство спутниковой системы навигации GPS и ГЛОНАСС. При этом контейнер может не иметь элемента контроля местоположения, в этом случае местонахождения контейнера контролируется структурами предприятия-изготовителя и предприятия-пользователя.

Элемент управления соединён и принимает информацию (сигналы) от элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала, элемента контроля доступа в объём контейнера, элемента контроля выгрузки энергетического материала и элемента контроля местоположения контейнера. Кроме того, элемент управления соединён и отдаёт управляющие команды элементу для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, элементу для выгрузки энергетического материала для блокировки выгрузки энергетического материала в случае отклонения параметров состояния загруженного энергетического материала от допустимых и элементу для загрузки энергетического материала. Помимо этого, элемент управления соединён с элементом связи с возможностью посылать и принимать команды от внешнего элемента управления. При этом элемент управления может быть функционально выполнен вместе с контроллером одного из элементов, установленных в контейнере, либо функции контроллера могут быть запрограммированы (выполнятся), в каждом из установленных в контейнере элементов, либо функции внутреннего контроллера могут выполнятся внешним (внешними) контроллерами, в качестве которого может быть использован контроллер устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, или контроллер системы безопасности предприятия, или контроллер пульта управления.

Кроме того, внутренний элемент управления оборудован внутренним источником питания, в качестве которого использована аккумуляторная батарея, и в случае необходимости может быть оборудован внешним источником питания от устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, или от энергосистемы предприятия.

При этом контейнер включает элемент связи, выполненный с возможностью передавать информацию внешнему элементу управления от элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала, элемента контроля доступа в объём контейнера, элемента контроля выгрузки энергетического материала и элемента контроля местоположения контейнера, а также выполнен с возможностью принимать информацию от внешнего элемента управления для управления элементом для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, элементом для выгрузки энергетического материала и элементом для загрузки энергетического материала. При этом контейнер может быть не оборудован элементом связи, в этом случае внутренний элемент управления программируется на выполнение требуемых действий в случае нерегламентированного воздействия на ПХА или внутреннюю атмосферу контейнера или внештатной ситуации (взрыву, пожару, задымлению и т.д.).

Контейнер включает силовую раму, выполненную из металла для предотвращения повреждения ёмкости и элементов. Кроме того, вместо металла могут быть использованы различные полимерные материалы и/или композитные материалы.

Использование контейнера включает загрузку перхлората аммония (далее - ПХА) (энергетического материала) в контейнер, постоянный контроль допустимых параметров состояния ПХА, стабилизацию параметров ПХА в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, транспортировку ПХА в контейнере, хранение ПХА в контейнере, выгрузку ПХА из контейнера. При этом выгрузку ПХА из контейнера осуществляют непосредственно в требуемую по времени и по назначению операции смешения инертных и активных материалов (операции производственного цикла): загрузка алюминия марки АСД-6, энергетических материалов ПХА и октогена, а также отвердителя ЭХ-1 в полимерную матрицу (инертные, активные или азидные полимеры), на основе каучука типа СУРЭЛ и трансформаторного масла, при этом осуществляется контроль допустимых параметров состояния загруженного в контейнер ПХА, на который осуществляется влияние окружающей среды операции производственного цикла, и в случае отклонения от допустимых параметров производится стабилизация параметров ПХА или производится блокировка выгрузки ПХА.

Допустимые параметры состояния загруженного в контейнер энергетического материала определяются предприятием-изготовителем энергетического материала совместно с предприятием-потребителем энергетического материала. При этом указанные параметры определяются для каждой модели использования контейнера, в том числе при использовании непосредственно в операции производственного цикла, хранении энергетического материала и его перевозки, включающие параметры нерегламентированного воздействия (воздействий), после которого энергетический материал не должен быть использован в производстве в результате ухудшения его качества, а также критические параметры (высокочастотные воздействия, температура, давление, наличие в объёме контейнера диоксида азота или оксида углерода) при превышении которых автоматически включается стабилизация параметров для защиты от внештатных ситуаций (взрыв, пожар, задымление и т.д.).

После загрузки ПХА в контейнер осуществляют контроль доступа в объём контейнера на всём жизненном цикле ПХА в контейнере. Так контроль доступа в объём контейнера необходим для фиксации случаев нерегламентированного воздействия на ПХА или внутреннюю атмосферу контейнера внешними факторами - светом, влагой, давлением, вибрацией и т.д., приводящим к ухудшению качества конечного изделия. Также после загрузки ПХА в контейнер осуществляют контроль выгрузки ПХА и контроль местоположения контейнера с целью контроля нерегламентированной выгрузки и места использования.

При этом, на всех этапах жизненного цикла ПХА в контейнере, осуществляется контроль допустимых параметров состояния загруженного ПХА, включающий контроль высокочастотных воздействий, температуры, давления, а также наличия в объёме контейнера первичных газообразных продуктов разложения энергетических материалов - диоксида азота, и/или окиси азота, и/или водорода, и/или аммиака, и/или хлор-иона, и/или оксида углерода.

Информация о любой попытке несанкционированного доступа, о выгрузки энергетического материала, о местоположении контейнера и о параметрах состояния загруженного энергетического материала используется при принятии решения о стабилизации (автоматической стабилизации) параметров энергетического материала или блокировки (автоматической блокировки) выгрузки энергетического материала, а также сохраняется и передаётся по каналам связи.

Также по каналам связи получают сигналы на проведения принудительной стабилизации параметров энергетического материала, в случае нерегламентированного воздействия на ПХА или внутреннюю атмосферу контейнера, которые могут привести к ухудшению качества конечного изделия или внештатной ситуации (взрыву, пожару, задымлению и т.д.), либо на блокировку выгрузки ПХА, в случае перенесённого нерегламентированного воздействия (воздействий), после которого энергетический материал не должен быть использован в производстве, поскольку его расчётные качества ухудшились или возможно появление внештатной ситуации (взрыв, пожар, задымление и т.д.).

Благодаря гарантированной стабилизации параметров энергетического материала предприятие-пользователь энергетического материала может встроить контейнер непосредственно в операцию производственного цикла и исключить такие операции с энергетическим материалом как перетаривание энергетических материалов в дозирующие устройства/системы или ёмкости для дальнейшего использования в производстве, перемещение отобранного количества энергетических материалов по цеху/предприятию, хранение отобранного количества энергетического материала в цехе/производственной площадке. Кроме того предприятие-пользователь может исключить необходимость отбора проб для дальнейших исследований, поскольку качество энергетического материала, на который воздействовала окружающая среда, на каждом этапе жизненного цикла контейнера с энергетическим материалом, гарантируется непосредственно перед использованием энергетического материала в операции производственного цикла, и в случае, если энергетический материал подвергали нерегламентированному воздействию (воздействиям), после которого (которых) энергетический материал не должен быть использован в производстве, то производится блокировка выгрузки энергетического материала.

В случае фиксации случая нерегламентированного воздействия на ПХА или внутреннюю атмосферу контейнера внешними факторами - светом, влагой, давлением, вибрацией и т.д., которые при дальнейшем воздействии могут привести к ухудшению качества конечного изделия или внештатной ситуации (взрыву, пожару, задымлению и т.д.) производится стабилизация параметров ПХА путём принудительной подачи инертных газов. Кроме того, вместе с принудительной подачей инертных газов или вместо неё могут использоваться принудительная подача флегматизирующих материалов или принудительная подача воды.

Выгрузку ПХА из контейнера осуществляют непрерывно и дозированно в объёме, необходимом для проведения непосредственной операции производственного цикла – смешение. Кроме того, в отношении других энергетических материалов возможна выгрузка по заданному технологическому алгоритму и дозированно, которая осуществляется в объёмах и с периодичностью, подчинённых алгоритму операции производственного цикла, и необходимых для проведения заданных шагов операции производственного цикла или химических реакций, предусмотренных операцией производственного цикла.

Изобретение относится к устройству обращения с энергетическими материалами, в частности к непосредственному процессу использования энергетических материалов в производственном цикле, и может быть использовано, в частности, при производстве взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов и химических удобрений. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами включает ёмкость для энергетического материала, элемент для загрузки энергетического материала, элемент для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала, элемент для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера, элемент управления. Элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера выполнен с возможностью выгрузки энергетического материала из контейнера в приёмный элемент устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, и с возможностью блокировки выгрузки энергетического материала в случае отклонения параметров состояния загруженного энергетического материала от допустимых. В качестве элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала используют по меньшей мере один газоанализатор-детектор на базе МДП-сенсоров («Металл-Диэлектрик-Полупроводник»), который выполнен с возможностью контроля параметров энергетического материала в момент использования энергетического материала устройством, предусмотренным операцией производственного цикла. Элемент для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере выполнен с возможностью стабилизации параметров энергетического материала в случае их отклонения от допустимых параметров в момент использования энергетического материала устройством, предусмотренным операцией производственного цикла. Техническим результатом является повышение безопасности в непосредственном процессе использования энергетических материалов в производстве изделий/полуфабрикатов изделий. 11 з.п. ф-лы.

1. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами, включающий ёмкость для энергетического материала, элемент для загрузки энергетического материала, элемент для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала, элемент для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера, элемент управления, отличающийся тем, что элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера выполнен с возможностью выгрузки энергетического материала из контейнера в приёмный элемент устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, и с возможностью блокировки выгрузки энергетического материала в случае отклонения параметров состояния загруженного энергетического материала от допустимых, при этом в качестве элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала используют по меньшей мере один газоанализатор-детектор на базе МДП-сенсоров («Металл-Диэлектрик-Полупроводник»), который выполнен с возможностью контроля параметров энергетического материала в момент использования энергетического материала устройством, предусмотренным операцией производственного цикла, а элемент для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере выполнен с возможностью стабилизации параметров энергетического материала в случае их отклонения от допустимых параметров в момент использования энергетического материала устройством, предусмотренным операцией производственного цикла.

2. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента для загрузки энергетического материала используют крышку, или люк, или трубное соединение.

3. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала дополнительно используют по меньшей мере один высокочастотный пьезоэлектрический детектор, и/или по меньшей мере один датчик температуры, и/или по меньшей мере один датчик давления, и/или по меньшей мере один датчик вибраций.

4. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента для стабилизации параметров энергетического материала в объёме контейнера при их отклонении от допустимых параметров используют по меньшей мере одну ёмкость с инертным газом, оборудованную системой подачи, и/или по меньшей мере одну ёмкость с флегматизирующим материалом, оборудованную системой подачи, и/или по меньшей мере одну ёмкость с водой, оборудованную системой подачи.

5. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента для выгрузки энергетического материала из контейнера используют устройство для выгрузки сыпучих грузов, или устройство для выгрузки жидких грузов, или устройство для выгрузки газообразных грузов.

6. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что элемент для загрузки энергетического материала и элемент для выгрузки энергетического материала из контейнера выполнены в виде одного устройства.

7. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что в качестве устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, используют смеситель или реактор.

8. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что включает элемент контроля доступа в объём контейнера, элемент контроля выгрузки энергетического материала, элемент контроля местоположения контейнера.

9. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что элемент управления выполнен в виде внутреннего и/или внешнего элемента управления, при этом в качестве внутреннего элемента используют контроллер, а в качестве внешнего элемента используют контроллер устройства, предусмотренного операцией производственного цикла, или контроллер системы безопасности предприятия, или контроллер пульта управления.

10. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что элемент управления оборудован внутренним и/или внешним источником питания.

11. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по любому из пп. 1, 8-10, отличающийся тем, что включает элемент связи, выполненный с возможностью передавать информацию внешнему элементу управления от элемента для контроля допустимых параметров состояния загруженного энергетического материала, элемента контроля доступа в объём контейнера, элемента контроля выгрузки энергетического материала и элемента контроля местоположения контейнера, а также с возможностью принимать информацию от внешнего элемента управления для управления элементом для стабилизации параметров энергетического материала в контейнере при их отклонении от допустимых параметров, элементом для выгрузки энергетического материала и элементом для загрузки энергетического материала.

12. Контейнер для безопасного обращения с энергетическими материалами по п. 1, отличающийся тем, что включает силовую раму для предотвращения повреждения ёмкости и элементов.