RU175506U1 - Опрокидыватель контейнера со смешанным ядерным топливом - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к средствам для получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония.Опрокидыватель контейнера со смешанным ядерным топливом содержит корпус, левую и правую вилки, вал-шестерню и зацепленный вилками контейнер, загруженный порошком и иглами, выполненными из ферромагнитной стали. К вилкам присоединены кронштейны, между которыми на оси установлена обойма с постоянным магнитом, касающимся средней части контейнера при его зацеплении вилками опрокидывателя. Обойма соединена тягой со штоком пневмоцилиндра, прикрепленного к пластине, установленной между кронштейнами.Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в отделении игл от порошка магнитным полем при опрокидывании контейнера.

Description

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к средствам для получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония.

Известен способ получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония (патент РФ №2 122 247, G21С 21/00) для изготовления таблеток твэлов, включающий смешивание компонентов в рабочем объеме смесителя, в который помещают магнитные иглы и возбуждают в обмотке вращающееся магнитное поле, приводящее в круговое движение магнитные иглы. Движущиеся иглы образуют вихревой слой и обеспечивают смешивание и измельчение компонентов.

Известный способ осуществлялся следующим образом. Порошки диоксидов урана и плутония помещались в немагнитный стакан из титана вместе с магнитными иглами. Стакан помещался в автоматический вихревой смеситель ABC-150, в котором стакану придавалось осевое возвратно-поступательное движение. При экспериментальной проверке известного способа были установлены оптимальные размеры и материал магнитных игл, обеспечивающий минимальное натирание железа в порошок, в частности подшипниковая сталь ШХ-15. Следует отметить, что сталь ШХ-15 относится к классу ферромагнитных сталей.

Для проведения операции смешения двуокисей урана и плутония на ФГУП «Горно-химический комбинат» при изготовлении таблеток с МОКС-топливом используется установка вихревого размола, выполненная по чертежу А.48.156.000 разработки ОАО «СвердНИИхиммаш, г. Екатеринбург. Известная установка содержит боксы загрузки компонентов в контейнер, боксы взвешивания, автоматический вихревой смеситель, бокс охлаждения и бокс выгрузки порошка из контейнера, объединенные в технологическую цепочку с автоматическим управлением.

Контейнер представляет собой цилиндрический сосуд с загруженными в него иглами, выполненными из ферромагнитной стали, в верхней части которого установлены квадратная платформа, сетчатый сепаратор и шаровой кран. На боковых гранях платформы выполнены пазы.

Внутри бокса выгрузки установлены опрокидыватель контейнера, проходка для высыпания порошка, механизм открытия-закрытия шарового крана контейнера и колотушка. Опрокидыватель, механизм открытия-закрытия шарового крана контейнера и колотушка снабжены приводами, размещенными вне бокса выгрузки.

Известный опрокидыватель состоит из корпуса, правой и левой вилок и вала-шестерни, соединенной посредством муфты с приводом опрокидывателя.

В корпусе опрокидывателя выполнены пазы с рельсами, в которых на роликах установлены с возможностью перемещения вилки.

Каждая вилка состоит из плиты и прикрепленных к ней зубчатого колеса и рейки, причем зубья рейки переходят в зубья колеса. Правая и левая вилки установлены на одной оси, снабженной роликами, перемещающимися по пазам в корпусе. Концы вилок выполнены с возможностью вхождения в пазы платформы контейнера.

Вал-шестерня установлена с возможностью вращения в неподвижном корпусе, причем ее шестерни могут находиться в зацеплении как с рейками, так и с зубчатыми колесами вилок, переходя с одного зацепления на другое.

Опрокидыватель работает следующим образом.

Контейнер после автоматического вихревого смесителя и бокса охлаждения поступает в бокс выгрузки. При включении привод опрокидывателя вращает вал-шестерню и за счет ее зацепления с рейками вилок перемещает вилки, при этом концы вилок входят в пазы платформы контейнера и зацепляют его. Далее вращающаяся вал-шестерня переходит в зацепление с зубчатыми колесами вилок, в результате чего вилки совершают вращательное движение вокруг оси зубчатых колес, поднимая и переворачивая контейнер. В результате контейнер устанавливается торцом шарового крана на проходку бокса. С помощью привода открывают шаровой кран, и порошок высыпается сквозь сетчатый сепаратор через проходку в технологическую тару, а иглы задерживаются сетчатым сепаратором и остаются в контейнере. Для более полного высыпания порошка включают привод колотушки, которая стучит по корпусу контейнера. После высыпания порошка закрывают шаровой кран контейнера и приводом опрокидывателя вращают вал-шестерню в обратную сторону. Вращающаяся вал-шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатыми колесами, поворачивает их вместе с вилками, в результате чего вилки совершают вращательное движение вокруг оси зубчатых колес, поднимая и переворачивая контейнер в обратную сторону, и устанавливают его на место. Далее вращающаяся вал-шестерня перемещает уже зубчатые рейки вилок, при этом концы вилок выходят из пазов платформы контейнера и расцепляются с ним.

К недостатку известного опрокидывателя относится то, что при высыпании порошка из контейнера иглы, падая вместе с порошком, задерживаются на сетчатом сепараторе и уменьшают его проходное сечение. Включение колотушки и ее удары по корпусу контейнера не могут сдвинуть иглы с сетки сепаратора. В этом случае полная выгрузка порошка из контейнера может быть достигнута только проведением нескольких дополнительных кантований опрокидывателя, но это приводит к задержке в работе остальных узлов технологической цепочки и снижению ее производительности. Кроме того, также снижается срок службы шарового крана вследствие его дополнительных открытий и закрытий, так как выгружаемый порошок обладает абразивными свойствами.

Полное высыпание порошка может быть достигнуто также сокращением количества игл в контейнере, но это приводит к снижению гомогенности порошка и к увеличению продолжительности смешения.

Известный опрокидыватель принят заявителем в качестве прототипа.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в полной выгрузке гомогенизированной смеси диоксидов урана и плутония из контейнера при его опрокидывании.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в отделении игл от порошка магнитным полем при опрокидывании контейнера.

Для достижения указанного технического результата в известном опрокидывателе, содержащем корпус, левую и правую вилки, вал-шестерню и зацепленный вилками контейнер, загруженный порошком и иглами, выполненными из ферромагнитной стали,

к вилкам прикреплены кронштейны, между которыми на оси установлена обойма с постоянным магнитом с возможностью приближения и касания контейнера при его зацеплении вилками опрокидывателя.

В частном случае исполнения постоянный магнит касается контейнера в его средней части.

В другом частном случае исполнения обойма соединена тягой со штоком пневмоцилиндра, прикрепленного к пластине, установленной между кронштейнами.

Прикрепление кронштейнов, между которыми на оси установлена обойма с постоянным магнитом с возможностью приближения и касания контейнера при его зацеплении вилками опрокидывателя, позволяет создать в контейнере магнитное поле, под действием которого иглы, выполненные из ферромагнитной стали, становятся намагниченными. В результате непосредственно между иглами и между иглами и магнитом возникают силы притяжения, пропорциональные напряженности поля магнита. В исходном статичном положении контейнера этих усилий недостаточно чтобы притянуть иглы через окружающий их порошок к магниту. Однако при переходе контейнера из вертикального положения в горизонтальное и вновь в вертикальное, но уже вверх дном, и при пересыпании порошка и игл воздействие поля постоянного магнита позволяет получить гроздья сцепленных между собой игл, удерживаемые магнитом.

В результате обеспечивается отделение (сепарация) большей части игл от высыпаемого порошка, а попадание на сетчатый сепаратор оставшейся меньшей части игл не препятствует полной выгрузке гомогенизированной смеси диоксидов урана и плутония из контейнера при его опрокидывании.

Приближение и касание постоянным магнитом контейнера в его средней части позволяет расположить гроздья игл, удерживаемые магнитом, выше сетчатого сепаратора, в результате чего большинство игл не попадает на сетчатый сепаратор.

Соединение обоймы тягой со штоком пневмоцилиндра, прикрепленного к пластине, установленной между кронштейнами, позволяет после возвращения порожнего контейнера в исходное положение повернуть с помощью пневмоцилиндра обойму с магнитом вокруг оси обоймы, ограничивая поворот контейнера за магнитом верхней кромкой обоймы. Поворот обоймы с магнитом отдаляет магнит от контейнера и позволяет снизить напряженность магнитного поля в контейнере, а соответственно и силы взаимного притяжения игл и магнита. Последующее горизонтальное удаление магнита от контейнера вместе с вилками опрокидывателя вращением вала-шестерни в обратную сторону позволяет свободно вывести концы вилок из пазов платформы контейнера.

Необходимость снижения напряженности магнитного поля в контейнере диктуется тем, что усилие сцепления магнита с иглами в порожнем контейнере достигает максимального значения, и горизонтальное перемещение вилок опрокидывателя без снижения напряженности магнитного поля в контейнере приведет к отклонению контейнера магнитом и заклиниванию вилок в пазах платформы.

Предлагаемый опрокидыватель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - 5.

На фиг. 1 показан опрокидыватель и контейнер в боксе выгрузки в исходном положении;

на фиг. 2 - опрокидыватель;

на фиг. 3 - опрокидыватель с зацепленным контейнером;

на фиг. 4 - опрокидыватель с переведенным в наклонное положение контейнером;

на фиг. 5 - опрокидыватель с перевернутым контейнером при высыпании порошка.

Опрокидыватель 1 (см. фиг. 1) предназначен для перевертывания контейнера 2, загруженного порошком 3 и иглами 4, выполненными из ферромагнитной стали. В верхней части контейнера 2 установлены квадратная платформа 5, сетчатый сепаратор 6 и шаровой кран 7. На боковых гранях платформы 5 выполнены пазы 8. Опрокидыватель 1 и контейнер 2 установлены внутри бокса выгрузки 9, снабженного механизмом 10 открытия - закрытия шарового крана 7 контейнера 2 и проходкой 11 для высыпания порошка 3. Опрокидыватель 1 и механизм 10 открытия -закрытия шарового крана 7 снабжены приводами 12 и 13 соответственно, размещенными вне бокса выгрузки 9.

Опрокидыватель 1 (см. фиг. 2) состоит из корпуса 14, правой 15 и левой 16 вилок и вала-шестерни 17, соединенной с приводом 12 и снабженной двумя шестернями 18. Каждая вилка 15 и 16 состоит из плит 19 и прикрепленных к ним зубчатых реек 20 и зубчатых колес 21, причем зубья реек 20 переходят в зубья колес 21. Вилки 15 и 16 установлены на одной оси 22, снабженной роликами 23, перемещающимися по пазам 24 в корпусе 14. Концы 25 вилок 15 и 16 выполнены с возможностью вхождения в пазы 8 платформы 5 контейнера 2. Вал-шестерня 17 может находиться в зацеплении как с рейками 20, так и с зубчатыми колесами 23 вилок15 и 16, переходя с одного зацепления на другое.

К плитам 19 прикреплены правый 24 и левый 25 кронштейны, соединенные осью 26, на которой установлена обойма 27 с постоянным магнитом 28, касающимся средней части контейнера 2 (см фиг. 3) при его зацеплении концами 25 вилок 15 и 16 опрокидывателя 1.

Обойма 27 соединена тягой 29 со штоком пневмоцилиндра 30, прикрепленного к пластине 31, установленной между кронштейнами 24 и 25.

Предлагаемый опрокидыватель 1 работает следующим образом.

Контейнер 2 после автоматического вихревого смесителя и бокса охлаждения (на чертежах не показаны) поступает в бокс выгрузки 9. При включении привод 12 вращает вал-шестерню 17 и за счет ее зацепления с рейками 21 вилок 15 и 16 перемещает рейки 21 и прикрепленные к ним вилки 15 и 16 с помощью роликов, перемещающихся по пазам 24, при этом концы 25 вилок 15 и 16 входят в пазы 8 платформы 5 контейнера 2 и зацепляют его.

Одновременно к контейнеру 2 перемещается (см. фиг. 3) и обойма 27 с постоянным магнитом 28, который в конце перемещения касается контейнера 2, в результате чего в контейнере 2 создается магнитное поле, под действием которого иглы 4, выполненные из ферромагнитной стали, становятся намагниченными. В результате непосредственно между иглами 4 и между иглами 4 и магнитом 28 возникают силы притяжения, пропорциональные напряженности поля магнита 28. Далее вращающаяся вал-шестерня 17 переходит в зацепление с зубчатыми колесами 21 вилок 15 и 16, в результате чего вилки 15 и 16 совершают вращательное движение вокруг оси зубчатых колес 21, поднимая и переворачивая контейнер 2.

При переходе контейнера 2 из горизонтального положения вновь в вертикальное, но уже вверх дном (см. фиг. 4), воздействие поля постоянного магнита 28 задерживает падение большинства игл 4, позволяя порошку 3 первым насыпаться на сетчатый сепаратор 6, а так как иглы 4 притягиваются друг к другу и к магниту 28, в контейнере 2 образуются гроздья сцепленных между собой игл 4, удерживаемые магнитом 28. Так как магнит 28 располагается посредине перевернутого контейнера 2, то гроздья игл 4 располагаются выше сетчатого сепаратора 6, и большинство игл 4 не попадают на сетчатый сепаратор 6. В результате перевертывания опрокидывателем 1 (см. фиг. 5) контейнер 2 устанавливается торцом шарового крана 7 на проходку 11 бокса выгрузки 9. С помощью привода 13 открывают шаровой кран 7, и порошок 3 беспрепятственно высыпается сквозь сетчатый сепаратор 6 через проходку 11 в технологическую тару (на чертежах не показана), а меньшая часть игл 4, не удерживаемая магнитом 28 и попавшая на сепаратор 6, не препятствует выгрузке порошка 3.

После высыпания порошка 3 закрывают шаровой кран 7 контейнера 2 и приводом 12 опрокидывателя 1 вращают вал-шестерню 17 в обратную сторону. Шестерни 18 вращающейся вал-шестерни 17, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами 21, поворачивает их вместе с вилками 15 и 16, в результате чего вилки 15 и 16 совершают вращательное движение вокруг оси зубчатых колес 21, поднимая и переворачивая порожний контейнер 2 в обратную сторону, и возвращают его в исходное положение, при котором магнит 28 приближается к контейнеру 2.

Далее включением пневмоцилиндра 30 (при необходимости) при помощи тяги 29 поворачивают обойму 27 с магнитом 28 вокруг оси 26, отводя магнит 28 от контейнера 2, при этом поворот контейнера 2 под действием силы притяжения игл 4 и магнита 28 ограничивается верхней частью обоймы 27.

После отведения магнита 28 от контейнера 2 и снижения силы взаимного притяжения игл 4 и магнита 28, вращающаяся вал-шестерня 17 перемещает уже зубчатые рейки 20, при этом концы 25 вилок 15 и 16 выходят из пазов 8 платформы 5 контейнера 2 и расцепляются с ним.

Claims (3)

1. Опрокидыватель контейнера со смешанным ядерным топливом, содержащий корпус, левую и правую вилки, вал-шестерню и зацепленный вилками контейнер, загруженный порошком и иглами, выполненными из ферромагнитной стали, отличающийся тем, что к вилкам прикреплены кронштейны, между которыми на оси установлена обойма, к которой прикреплен постоянный магнит с возможностью приближения и касания контейнера при его зацеплении вилками опрокидывателя.

2. Опрокидыватель по п. 1, отличающийся тем, что постоянный магнит касается контейнера в его средней части.

3. Опрокидыватель по п. 1, отличающийся тем, что обойма соединена тягой со штоком пневмоцилиндра, прикрепленного к пластине, установленной между кронштейнами.

Images