Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЫВА ОСАДКА И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

Изобретение относится к атомной промышленности в части переработки радиоактивных отходов, а именно к устройствам для более полного освобождения емкостей - хранилищ от радиоактивных осадков, и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях.

Для освобождения емкостей-хранилищ от радиоактивных осадков применяется послойный метод их выдачи, заключающийся в создании впадины в осадке, заполняемой ограниченным объемом рабочей жидкости. Рабочая жидкость из впадины многократно используется для размыва осадка и его растворения до создания во впадине суспензии требуемой концентрации, которая затем выдается из впадины откачивающим насосом, что позволяет сократить объемы вторичных жидких радиоактивных отходов.

На практике, при реализации послойного метода освобождения емкостей, используется комплект оборудования в составе:

- для выдачи суспензии - пульсационный клапанный погружной насос (патент РФ №2097605, МПК⁷ F04F 1/02);

- для создания суспензии и углубления впадины в осадке - устройство для размыва осадка и перемешивания (патент №2490736, МПК⁷ G21F 9/34), установленное вблизи насоса;

- для размыва осадка на периферии емкости и его подачи во впадину - устройство для размыва осадка и дезактивации (патент на полезную модель №61928, МПК⁷ G21F 9/34, 9/36).

В конечной стадии освобождения емкостей-хранилищ при размыве краев впадины в осадке жидкость из нее растекается по всей площади емкости, при этом под жидкостью остается слой осадка. Суммарная высота этих слоев при использовании указанных известных устройств составляет, как правило, около 100 мм. Вследствие значительных площадей емкостей-хранилищ, диаметр которых составляет 9-25 м, остаточный объем жидкости и осадка в них будет составлять соответственно от 6 до 50 м³. При освобождении емкостей-хранилищ от осадка с целью их вывода из эксплуатации или для их повторного использования, необходимо оставить в ней как можно меньший не выдаваемый объем осадка и жидкости или осуществить практически полное ее освобождение от осадка соответственно.

Так как емкости-хранилища имеют, как правило, плоские днища, то в конечной стадии освобождения емкостей-хранилищ размыв остатков осадка и его перемещение к всасывающему патрубку пульсационного клапанного погружного насоса (далее по тексту - насос), осуществляемые устройствами для размыва осадка и дезактивации (далее по тексту - выносные сопла), не могут обеспечить эффективной выдачи осадка насосом вследствие естественного расширения фронта передвигаемой струей суспензии с осадком по дну емкости и прохождения ее большей части мимо всасывающего патрубка насоса.

В конечной стадии освобождения емкостей-хранилищ при отсутствии впадины в осадке известное устройство для размыва осадка и перемешивания не только препятствует перемещению остатков осадка к всасывающему патрубку насоса, перекрывая собой траекторию струи одного из выносных сопел, направленной к насосу, но и при работе смывает осадок одним из своих сопел в сторону от насоса.

Исходя из этого, и как показала практика, размыв и выдача остатков осадка из емкости в конечной стадии освобождения емкостей-хранилищ занимает продолжительное время и требует более высоких удельных затрат рабочей жидкости на единицу выдаваемого осадка, по сравнению с его послойным удалением до исчезновения впадины.

Известное устройство для размыва осадка и перемешивания (патент №2490736, МПК⁷ G21F 9/34) содержит оголовок, присоединенный к приводам поворота и возвратно-поступательного движения, подшипниковую опору, смонтированную на фланце, установленный на оголовке зажим, камеру, присоединенную к оголовку пульсопроводом и снабженную двумя соплами, присоединенными непосредственно к днищу камеры. Пульсопровод соединен с воздухораспределительным блоком, осуществляющим попеременную подачу в камеру разрежения и давления, обеспечивающую заполнение камеры жидкостью и ее вытеснение из камеры через сопла.

Известное устройство для размыва осадка и перемешивания, выполнившее свои функции по созданию впадины в осадке, ее углублению по мере размыва и поддержанию твердой фазы в суспензии во взвешенном состоянии для ее выдачи насосом, в конечной стадии освобождения емкостей-хранилищ может быть демонтировано из емкости. При этом часть известного устройства может быть использована в предлагаемом устройстве, исходя из чего известное устройство и принято заявителем в качестве прототипа.

Задача, на решение которой направлена предлагаемое изобретение, заключается в более полном удалении осадка и сокращении продолжительности полного освобождения емкости.

Технический результат - сокращение удельных затрат рабочей жидкости на единицу удаляемого осадка за счет его сбора и перемешивания в области всасывающего патрубка насоса.

Для достижения указанного технического результата в известном устройстве, содержащем оголовок, присоединенный через подшипниковый узел к приводу с возвратно-поступательным движением, помещенный внутри подшипниковой опоры, смонтированной на фланце совместно с приводом поворота и установленный на оголовке зажим, к оголовку присоединена штанга, на конце которой шарнирно установлены две консоли, расположенные под углом друг к другу и выполненные в виде пластин, консоли присоединены посредством канатов к рукояткам, расположенным в пазах, выполненных в штанге.

В частном случае исполнения рукоятки расположены на высоте, превышающей высоту защитного перекрытия емкости.

В другом частном случае исполнения угол между пластинами составляет 90-120°.

В другом частном случае исполнения в качестве привода с возвратно-поступательным движением используется грузоподъемное устройство, а в качестве привода поворота - ручной привод.

Присоединение к оголовку штанги позволяет с помощью приводов известного устройства для размыва осадка и перемешивания, осуществляющих возвратно-поступательное и поворотное движения оголовка, получить такие же движения и присоединенной к оголовку штанги, а также использовать для ее монтажа имеющуюся проходку в емкость.

Установка на конце штанги шарнирно двух консолей, расположенных под углом друг к другу и выполненных в виде пластин, позволяет при их установке на дно емкости-хранилища установить консоли на дне емкости таким образом, чтобы откачивающий насос размещался внутри угла, образованного консолями, а линия действия струи одного из выносных сопел была направлена в этот угол между консолями. Это позволяет направлять незатопленную струю от этого выносного сопла внутрь угла между консолями и тем самым перемещать и собирать остатки осадка в области всасывающего патрубка насоса. При этом внутри угла в результате отражения струи от консолей будет возникать вращательное движение суспензии, препятствующее оседанию осадка, что обеспечивает более эффективное его удаление и сокращение удельных затрат рабочей жидкости на единицу удаляемого осадка, а также сокращение продолжительности полного освобождения емкости.

Присоединение консолей посредством канатов к рукояткам, расположенным в пазах, выполненных в штанге, позволяет устанавливать консоли параллельно штанге при верхнем расположении рукояток в пазах, и перпендикулярно штанге при нижнем расположении рукояток в пазах.

Расположение рукояток на высоте, превышающей высоту защитного перекрытия емкости, позволяет ввести в проходку емкости-хранилища консоли при их параллельном расположении относительно штанги, а после прохождения ими защитного перекрытия емкости установить консоли перпендикулярно штанге. При этом предлагаемое устройство может устанавливаться как в проходке после извлечения из емкости известного устройства для размыва осадка и перемешивания, выполнившего свои функции, так и в проходку, выполненную специально для размещения предлагаемого устройства.

Выполнение угла между консолями, составляющего 90-120°, позволяет направлять значительную часть передвигаемой по дну емкости суспензии внутрь угла между консолями и более эффективно собирать остатки осадка в области всасывающего патрубка насоса.

Использование в качестве привода с возвратно-поступательным движением грузоподъемного устройства, а в качестве привода поворота - ручного привода позволяет в случае невозможности извлечения из емкости известного устройства для размыва осадка и перемешивания и использования для монтажа предлагаемого устройства в емкость вновь организуемой проходки в емкость упростить конструкцию приводов предлагаемого устройства. При этом известное устройство приподнимается на максимально возможную высоту, чтобы не перекрывать траектории струй выносных сопел.

Изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, и фиг. 4.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, размещенное в емкости;

на фиг. 2 - нижняя часть предлагаемого устройства при ее установке в емкость;

на фиг. 3 - верхняя часть предлагаемого устройства;

на фиг. 4 - верхняя часть предлагаемого устройства в варианте исполнения с ручными приводами.

Предлагаемое устройство (см. фиг. 1) содержит штангу 1, введенную через фланец 2, установленный на фланце проходки 3 в освобождаемую емкость 4. К штанге в ее нижней части шарнирно присоединены две консоли 5, расположенные под углом друг к другу. Предлагаемое устройство входит в комплект оборудования, предназначенного для освобождения емкости 4, и состоящего из откачивающего насоса 6 и выносных сопел 7. Вертикальная ось проходки 3 располагается в непосредственной близости от насоса 6 таким образом, чтобы насос размещался внутри угла между консолями 5, а одно из выносных сопел 7 могло быть направлено внутрь угла между консолями 5. Над емкостью построен защитный бокс 8, на перекрытии которого установлена верхняя часть 9 демонтированного устройства для размыва осадка и перемешивания.

Консоли 5 (см. фиг. 2) установлены на осях 10 в проушинах 11, присоединенных к штанге 1. Консоли 5 присоединены посредством канатов 12 к бобышке 13, установленной внутри штанги 1. К бобышке 13 присоединены рукоятки 14, размещенные в пазах 15, снабженных углублением 16.

Пазы 15 выполнены длиной, обеспечивающей при размещении рукояток 14 в нижней части пазов 15 перевод консолей 5 в горизонтальное положение, а при размещении рукояток 14 в углублениях 16, перевод консолей в вертикальное положение, обеспечивающее их вхождение в емкость 4 через проходку 3.

Штанга 1 в ее верхней части (см. фиг. 3), в случае использования верхней части 9 демонтированного устройства для размыва и перемешивания, присоединена к оголовку 17 посредством пальца 18. Оголовок 17 установлен внутри подшипниковой опоры 19, прикрепленной к монтажному фланцу 20, смонтированному на проходке 21 в защитный бокс 8. Оголовок 17 через подшипниковый узел 22 соединен с приводом 23, обеспечивающим его возвратно-поступательное движение, а посредством зубчатого зацепления 24 - с приводом поворота 25. На оголовке 17 установлен зажим 26, фиксирующий оголовок 17 в вертикальном положении.

В случае неиспользования верхней части известного устройства для размыва осадка и перемешивания, оголовок 27 (см. рис. 4) проходит через подшипниковую опору 28, выполненную в виде подшипника скольжения и установленную на монтажном фланце 29, и фиксируется на ней зажимом 26. В верхней части оголовок 27 снабжен серьгой 30 для его зацепления грузоподъемным устройством (на чертежах не показан) и ручным приводом в виде рукояток 31.

Предлагаемое устройство монтируется в емкости 4 и работает следующим образом.

Нижняя часть штанги 1 вводится в емкость через проходку 3 с поднятыми консолями 5 (см. фиг. 2), при этом рукоятки 14 установлены в углублениях 16 пазов 15. Консоли 5 ориентированы таким образом, чтобы расположенный вблизи насос 6 располагался между ними, а линия действия струи одного из выносных сопел 7 могла быть направлена к насосу 6 в угол между консолями 5. После прохождения консолями 5 защитного перекрытия емкости 4 рукоятки 14 выводятся из углублений 16 и опускаются по пазам 15 до упора в их нижние кромки, при этом консоли 5 занимают горизонтальное положение. Штанга 1 опускается до упора ее торца и консолей 5 в днище емкости 4, а в верхней части соединяется с оголовком 17 (см. фиг. 3) в случае использования верхней части демонтированного устройства для размыва и перемешивания, или с оголовком 27 (см. фиг. 4).

Выдача остатков осадка из емкости осуществляется следующим образом.

Насос 6 и выносное сопло 7 включаются в работу, при этом на выносное сопло 7 подается декантат из другой емкости. Незатопленной струей выносного сопла 7 остатки осадка подаются в угол между консолями 5, где отраженные от консолей 5 потоки суспензии попадают в область всасывающего патрубка работающего насоса 6 и выдаются в виде суспензии из емкости.

Остатки осадка, которые могут быть поданы с суспензией к всасывающему патрубку насоса 6, размещаются в секторе, расположенном между выносным соплом 7 и концами консолей 5. Для увеличения площади освобождаемого от осадка сектора штанга 1 может поворачиваться вокруг своей оси с помощью привода поворота 25 или рукоятками 31 до касания одной из консолей 5 корпуса насоса 6. После освобождения сектора от осадка, штанга 1 с консолями 5 приподнимается с помощью привода 23 или грузоподъемного устройства и фиксируется в этом положении зажимом 26. Через образовавшийся зазор между консолями 5 и днищем емкости 4 осуществляется перемещение остатков осадка в этот сектор другими выносными соплами 7, установленными по периферии емкости, для последующей его подачи к всасывающему патрубку насоса 6. При этом на выносные сопла 7 подается оборотная рабочая жидкость из освобождаемой емкости насосом 6. Затем штанга 1 с консолями 5 вновь опускается до упора в дно емкости 4, насос 6 и выносное сопло 7 вновь включаются в работу. Процесс освобождения емкости от остатков осадка повторяется до практически полной их выдачи, после чего остатки рабочей жидкости откачиваются насосом 6 до срыва разрежения в насосе 6 в результате попадания воздуха из емкости в его всасывающий патрубок.