RU196112U1

RU196112U1 - MIXED NUCLEAR FUEL UNLOADING BOX FROM CONTAINER

Info

Publication number: RU196112U1
Application number: RU2019137710U
Authority: RU
Inventors: Юрий Вячеславович Гамза; Роман Юрьевич Сосунов; Борис Николаевич Бараков; Юрий Сергеевич Ильиных; Андрей Вячеславович Гоцман
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК")
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2020-02-18

Abstract

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к средствам для получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония. Бокс выгрузки смешанного ядерного топлива из контейнера содержит корпус с патрубком выгрузки, опрокидыватель, контейнер, загруженный порошком и иглами, привод опрокидывателя и привод крана. К патрубку выгрузки присоединен пневматический узел уплотнения с эластичной манжетой, выполненный с возможностью свободного прохождения над ним контейнера при его перевертывании и заполнения зазора между ними эластичной манжетой после подачи в нее сжатого газа. Привод крана выполнен с возможностью соединения с краном перевернутого контейнера и открытия-закрытия крана поворотом его запирающего элемента. Полезная модель позволяет снизить аэрозольное загрязнение бокса выгрузки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to nuclear engineering, in particular, to means for producing homogeneous nuclear fuel from a mixture of uranium and plutonium dioxides. The box for unloading mixed nuclear fuel from the container comprises a body with an unloading nozzle, a tipper, a container loaded with powder and needles, a tipper drive and a crane drive. A pneumatic seal assembly with an elastic cuff is connected to the discharge pipe, made with the possibility of free passage of the container above it when it is turned over and the gap between them is filled with an elastic cuff after supplying compressed gas to it. The crane drive is configured to connect the inverted container to the crane and open-close the crane by turning its locking element. The utility model allows to reduce aerosol pollution of the unloading box. 1 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к средствам для получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония.The utility model relates to nuclear engineering, in particular, to means for producing homogeneous nuclear fuel from a mixture of uranium and plutonium dioxides.

Известен способ получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония (патент РФ №2122247, G21C 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.A known method of producing a homogeneous nuclear fuel from a mixture of uranium and plutonium dioxide (RF patent No. 212247, G21C 21/00) for the manufacture of fuel pellets, comprising mixing the components in the working volume of the mixer, into which magnetic needles are placed and a rotating magnetic field is excited in the winding, resulting in in a circular motion magnetic needles. Moving needles form a vortex layer and provide mixing and grinding of the components.

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.For the operation of mixing uranium and plutonium dioxide at the Federal State Unitary Enterprise “Mining and Chemical Combine” in the manufacture of tablets with MOX fuel, a vortex grinding unit is used, made according to drawing A.48.156.000 developed by JSC SverdNIIkhimmash, Yekaterinburg. The known installation contains boxes for loading components into a container, weighing boxes, an automatic vortex mixer, a cooling box and a box for unloading powder from the container, combined in an automatic control technological chain.

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.The container is a cylindrical vessel with needles loaded into it made of ferromagnetic steel, in the upper part of which there is a square platform, a mesh separator and a ball valve. Grooves are made on the side faces of the platform.

Внутри бокса выгрузки установлены опрокидыватель контейнера, патрубок выгрузки порошка и механизм открытия - закрытия шарового крана контейнера (привод крана). Опрокидыватель и привод крана контейнера снабжены электроприводами, размещенными вне бокса выгрузки.Inside the unloading box, a container tipper, a powder discharge nozzle and an opening-closing mechanism for the container ball valve (crane drive) are installed. The tipper and the crane drive of the container are equipped with electric drives located outside the discharge box.

Привод крана размещен на дне бокса выгрузки и состоит из двух соединенных между собой корпусов. В первом размещена коническая зубчатая пара, вал-шестерня которой соединена через ввод вращения с шаговым электродвигателем, а на валу конической шестерни установлена цилиндрическая шестерня, входящая в зацепление с цилиндрическим колесом, установленном во втором квадратном корпусе. По диагоналям в квадратном корпусе установлены входящие в зацепление с цилиндрическим колесом четыре шестерни, на внутренней поверхности которых выполнена резьба. По резьбе внутри шестерен установлены захваты с крюками в верхней части и поперечным штифтом в нижней. В захватах выполнены расточки, в которых установлены прикрепленные к корпусу пальцы с пазами, нижняя и верхняя части которых выполнены прямолинейными, а средняя часть - по винтовой линии, причем поперечные штифты захватов размещены в пазах пальцев.The crane drive is located at the bottom of the discharge box and consists of two interconnected bodies. The first is a bevel gear pair, the gear shaft of which is connected through a rotation input with a stepper motor, and the bevel gear is mounted on the bevel gear shaft, which engages with a cylindrical wheel mounted in the second square case. Four gears are installed diagonally in a square casing, engaging with a cylindrical wheel, on the inner surface of which a thread is made. On the thread inside the gears, grips are installed with hooks in the upper part and a transverse pin in the lower. Bores are made in the grips, in which fingers with grooves attached to the body are installed, the lower and upper parts of which are made straight, and the middle part is made along a helix, with the transverse pins of the grippers placed in the grooves of the fingers.

По двум сторонам квадратного корпуса установлены подпружиненные крюки на планках, соединенных с тягами, выступы которых входят через пазы пальцев под захватами. При этом независимо от положения контейнера и его квадратной платформы, зацепленной опрокидывателем, один из четырех захватов оказывается расположенным соосно с рейкой крана. Привод крана работает следующим образом.On two sides of the square case, spring-loaded hooks are installed on the slats connected to the rods, the protrusions of which enter through the grooves of the fingers under the grips. In this case, regardless of the position of the container and its square platform, hooked by the tipper, one of the four grips is located coaxially with the crane rail. The crane drive operates as follows.

Контейнер опрокидывателем переворачивается и размещается торцом шарового крана соосно над патрубком выгрузки. При включении шаговый двигатель приводит во вращение коническую и цилиндрическую передачи и четыре зубчатые шестерни. При вращении зубчатых шестерен, установленные в них на резьбе захваты начинают выдвигаться, при этом их поперечные штифты перемещаются по пазам пальцев и, достигнув пазов, расположенных по винтовой линии, поворачиваются на 90°, причем один из захватов сцепляется с рейкой крана. Поднимаясь далее по прямолинейному пазу, захват поднимает рейку крана и открывает кран.The tipper overturns the container and places it with the end of the ball valve coaxially over the discharge pipe. When turned on, the stepper motor drives the bevel and spur gears and four gears. When the gears rotate, the grips installed on the threads begin to extend, while their transverse pins move along the grooves of the fingers and, having reached the grooves located along the helical line, rotate 90 °, and one of the grips engages with the crane rail. Rising further along a straight groove, the gripper lifts the crane rail and opens the crane.

В начале поднятия захваты освобождают выступы тяг, находящиеся под ними, которые под действием пружин перемещаются по пазам пальцев и поднимают планки. При этом подпружиненные скошенные крюки планок перескакивают через лист платформы и фиксируют ее, чтобы при подъеме рейки и возрастании усилия на ней при заклинивании крана, не передавать усилие на опрокидыватель и не расширять стык между контейнером и патрубком выгрузки.At the beginning of the lifting, the grips release the protrusions of the rods located under them, which under the action of the springs move along the grooves of the fingers and raise the bars. At the same time, the spring-loaded beveled hooks of the slats jump over the platform sheet and fix it so that when lifting the rack and increasing the force on it when the crane is jammed, the force should not be transferred to the tipper and the joint between the container and the discharge pipe should not be expanded.

С помощью привода открывают шаровой кран, и порошок высыпается сквозь сетчатый сепаратор через проходку, а иглы задерживаются сетчатым сепаратором и остаются в стакане контейнера.Using a drive, a ball valve is opened, and the powder is poured through the screen separator through the penetration, and the needles are held up by the screen separator and remain in the container glass.

По окончании выгрузки шаговый двигатель переключается на вращение в обратную сторону, в результате чего установленные в зубчатых шестернях на резьбе захваты начинают вдвигаться в них, при этом их поперечные штифты перемещаются сначала по прямолинейным участкам пазов пальцев и захват опускает сцепленную с ним рейку, закрывая кран. Далее достигнув пазов, расположенных по винтовой линии, захваты поворачиваются на 90°, при этом сцепленный с рейкой захват расцепляется с ней. Передвигаясь далее по нижним прямолинейным участкам пазов, захваты надавливают на выступы тяг, сжимая пружины, и опускают планки, отклоняя подпружиненные скошенные крюки и освобождая платформу контейнера.At the end of the unloading, the stepper motor switches to rotation in the opposite direction, as a result of which the grippers installed in the gear gears on the thread begin to move into them, while their transverse pins move first along the straight sections of the finger grooves and the gripper lowers the rail linked to it, closing the crane. After reaching the grooves located along the helix, the grips rotate 90 °, while the gripper coupled to the rail disengages from it. Moving further along the lower rectilinear sections of the grooves, the grips press on the ledges of the rods, compressing the springs, and lower the bars, deflecting the spring-loaded beveled hooks and freeing the container platform.

К недостаткам известного бокса выгрузки относится то, что после перевертывания контейнера между фланцами крана и патрубка разгрузки остается зазор в стыке между ними, что способствует аэрозольному загрязнению бокса.The disadvantages of the known box unloading is that after turning the container between the flanges of the crane and the discharge pipe there is a gap in the junction between them, which contributes to aerosol contamination of the box.

Открытие крана осуществляется поднятием рейки, что приводит к тому, что при попадании порошка в соединение шар-седло возрастает усилие поворота шара и соответственно усилие на рейке, способствующее дальнейшему раскрытию стыка между контейнером и патрубком разгрузки за счет конструктивных зазоров в сопряжениях привода и опрокидывателя и аэрозольному загрязнению бокса. К тому же сложная конструкция привода, размещенного в боксе выгрузки порошка, в состав которого входит двуокись плутония, делает привод ненадежным в работе и неремонтнопригодным. На практике выгрузка нескольких контейнеров привела к выходу привода из строя.The opening of the crane is carried out by raising the rail, which leads to the fact that when the powder enters the ball-seat connection, the ball turning force and, accordingly, the force on the rail increases, further facilitating the opening of the joint between the container and the discharge nozzle due to the structural clearances in the drive and tipper and aerosol mates boxing pollution. In addition, the complex design of the drive, located in the powder discharge box, which includes plutonium dioxide, makes the drive unreliable and unrepairable. In practice, unloading several containers led to the failure of the drive.

Известный бокс выгрузки принят заявителем в качестве прототипа.The famous box unloading accepted by the applicant as a prototype.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в снижении аэрозольного загрязнения бокса выгрузки за счет герметизации стыка между контейнером и патрубком выгрузки.The technical result that can be obtained by implementing the utility model is to reduce aerosol contamination of the discharge box by sealing the joint between the container and the discharge pipe.

Для достижения указанного технического результата в известном боксе, содержащем корпус с патрубком выгрузки, опрокидыватель, контейнер, загруженный порошком и иглами, привод опрокидывателя и привод крана,To achieve the specified technical result in a well-known box containing a housing with a discharge pipe, a tipper, a container loaded with powder and needles, a tipper drive and a crane drive,

к патрубку выгрузки присоединен пневматический узел уплотнения с эластичной манжетой, выполненный с возможностью свободного прохождения над ним контейнера при его перевертывании и заполнения зазора между ними эластичной манжетой после подачи в нее сжатого газа.a pneumatic seal assembly with an elastic cuff is connected to the discharge pipe, made with the possibility of free passage of the container above it when it is turned over and the gap between them is filled with an elastic cuff after the compressed gas is fed into it.

Привод крана выполнен с возможностью соединения с краном перевернутого контейнера и открытия-закрытия крана поворотом его запирающего элемента.The crane drive is configured to connect the inverted container to the crane and open-close the crane by turning its locking element.

В частном случае исполнения к патрубку выгрузки присоединен фланец с кольцевым выступом, в котором выполнена кольцевая расточка, на кольцевой выступ установлена своими внутренними сторонами П-образная эластичная манжета, зафиксированная по наружным внешним сторонам кольцами, а кольцевая расточка соединена отверстием со штуцером, сообщающимся с источником сжатого газа.In the particular case of execution, a flange with an annular protrusion in which an annular boring is made is attached to the discharge nozzle, a U-shaped elastic cuff fixed on the outer outer sides by rings is mounted on the annular protrusion, and the annular boring is connected by a hole with a fitting that communicates with the source compressed gas.

Присоединение к патрубку выгрузки пневматического узла уплотнения с эластичной манжетой, выполненной с возможностью свободного прохождения над ней контейнера при его перевертывании и заполнения зазора между ними после подачи в эластичную манжету сжатого газа, позволило после перевертывания контейнера сначала подать сжатый газ в эластичную манжету и за счет ее расширения ликвидировать зазор между контейнером и патрубком выгрузки, а затем открыть кран и, тем самым, предотвратить аэрозольное загрязнение бокса выгрузки.The connection to the discharge pipe of the pneumatic seal assembly with an elastic cuff made with the possibility of free passage of the container above it when it is turned over and filling the gap between them after applying compressed gas to the elastic cuff made it possible to first supply compressed gas to the elastic cuff and, due to its expansion to eliminate the gap between the container and the discharge pipe, and then open the crane and, thereby, prevent aerosol contamination of the discharge box.

Выполнение привода крана с возможностью соединения с краном перевернутого контейнера и открытия крана поворотом его запирающего элемента позволило исключить вертикальное усилие на контейнер при открытии крана, увеличивающее зазор между контейнером и патрубком выгрузки и, тем самым, уменьшить аэрозольное загрязнение бокса выгрузки.Performing a crane drive with the possibility of connecting an inverted container to the crane and opening the crane by turning its locking element eliminates the vertical force on the container when the crane is opened, increasing the gap between the container and the discharge pipe and, thereby, reduce aerosol pollution of the discharge box.

Присоединение к патрубку выгрузки фланца с кольцевым выступом, в котором выполнена кольцевая расточка, установка на кольцевой выступ своими внутренними сторонами П-образной эластичной манжеты, ее фиксирование по наружным внешним сторонам кольцами и соединение кольцевой расточки отверстием со штуцером, сообщающимся с источником сжатого газа, позволило получить общую кольцевую внутреннюю полость манжеты и расточки и соединить ее с источником сжатого газа.Attaching a flange with an annular protrusion to the discharge nozzle, in which an annular bore is made, installing a U-shaped elastic cuff on its annular protrusion with its inner sides, fixing it on the outer outer sides with rings, and connecting the annular bore with an opening connecting to the source of compressed gas, allowed to obtain a common annular internal cavity of the cuff and bore and connect it to a source of compressed gas.

Предлагаемый бокс выгрузки иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - фиг. 4.The proposed discharge box is illustrated in the drawings shown in FIG. 1 - FIG. 4.

На фиг. 1 показан бокс выгрузки с перевернутым контейнером в разрезе;In FIG. 1 shows a cross-section of an unloading box with an inverted container;

на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1;in FIG. 2 - section aa in FIG. 1;

на фиг. 3 - выносной элемент Б с фиг. 1 с узлом уплотнения до подачи в него сжатого газа;in FIG. 3 - remote element B from FIG. 1 with a seal assembly until compressed gas is supplied to it;

на фиг. 4 - узел уплотнения после подачи в него сжатого газа.in FIG. 4 - seal assembly after supplying compressed gas to it.

Бокс выгрузки (см. фиг. 1 и фиг. 2) состоит из корпуса 1, опрокидывателя 2, предназначенного для перевертывания контейнера 3, в стакан 4 которого загружены порошок 5 и иглы 6. К стакану 4 последовательно прикреплены платформа 7, сетчатый сепаратор 8, кран 9 и горловина 10. Бокс выгрузки снабжен патрубком 11 выгрузки порошка 5. Опрокидыватель 2 и кран 8 снабжены приводами 12 и 13, размещенными снаружи корпуса 1.The unloading box (see Fig. 1 and Fig. 2) consists of a housing 1, a tipper 2, designed to overturn a container 3, into a glass 4 of which powder 5 and needles 6 are loaded. A platform 7, a mesh separator 8, are sequentially attached to the glass 4. the crane 9 and the neck 10. The discharge box is provided with a pipe 11 for unloading the powder 5. The tipper 2 and the crane 8 are equipped with actuators 12 and 13 located outside the housing 1.

На патрубок 11 выгрузки (см. фиг. 3 и фиг. 4) установлен фланец 14 с кольцевым выступом 15, в котором выполнена кольцевая расточка 16. На кольцевой выступ 15 установлена своими внутренними сторонами П-образная эластичная манжета 17, зафиксированная по наружным внешним сторонам кольцами 18 и 19, с общей кольцевой внутренней полостью 20 манжеты 17 и кольцевой расточки 16. Во фланце 14 от его бокового торца 21 до кольцевой расточки 16 выполнено отверстие 22 со штуцером 23, сообщающимся с источником сжатого газа (на чертежах не показан).On the discharge pipe 11 (see Fig. 3 and Fig. 4) a flange 14 is installed with an annular protrusion 15, in which an annular bore 16 is made. On the annular protrusion 15, a U-shaped elastic cuff 17 is fixed on its outer outer sides rings 18 and 19, with a common annular internal cavity 20 of the cuff 17 and the annular bore 16. In the flange 14 from its lateral end 21 to the annular bore 16, a hole 22 is made with a fitting 23 communicating with a source of compressed gas (not shown in the drawings).

Кран 9 снабжен запирающим элементом 24.The crane 9 is equipped with a locking element 24.

Заявляемый бокс выгрузки работает следующим образом.The inventive box unloading works as follows.

Контейнер 3 после автоматического вихревого смесителя и бокса охлаждения (на чертежах не показаны) поступает (см. фиг. 1) в заявляемый бокс выгрузки, в котором опрокидыватель 2 зацепляет и переворачивает контейнер 3, устанавливая его горловину 10 соосно с патрубком 11 выгрузки. При отсутствии давления в кольцевой внутренней полости 20 горловина 10 контейнера свободно проходит над манжетой 17. При переворачивании контейнера 3 порошок 5 с иглами 6 высыпается на сепаратор 7 и через его сетку на закрытый кран 8. Во внутреннюю кольцевую полость 20 через штуцер 23 и отверстие 22 подают сжатый газ, при этом манжета 17, увеличиваясь в объеме, прижимается к горловине 10, уплотняя стык между контейнером 3 и патрубком 11 выгрузки. Приводом 13 поворачивают запирающий элемент 24, открывая кран 9, и порошок 5 высыпается через патрубок 11 выгрузки, а иглы 6 остаются на сетчатом сепараторе 8. Далее закрывают кран 9 и порожний контейнер 3 возвращают опрокидывателем 2 в исходное положение для его выдачи из бокса выгрузки.The container 3 after the automatic vortex mixer and cooling box (not shown in the drawings) enters (see Fig. 1) into the inventive discharge box, in which the tipper 2 hooks and flips the container 3, setting its neck 10 coaxially with the discharge pipe 11. In the absence of pressure in the annular inner cavity 20, the neck of the container 10 freely passes over the cuff 17. When the container 3 is turned over, the powder 5 with needles 6 is poured onto the separator 7 and through its mesh to a closed valve 8. Into the inner annular cavity 20 through the nozzle 23 and the hole 22 compressed gas is supplied, while the cuff 17, increasing in volume, is pressed against the neck 10, sealing the joint between the container 3 and the discharge pipe 11. The drive 13 rotates the locking element 24, opening the valve 9, and the powder 5 pours out through the discharge pipe 11, and the needles 6 remain on the mesh separator 8. Next, the valve 9 is closed and the empty container 3 is returned by the tipper 2 to its original position for delivery from the discharge box.

Claims

1. Box for unloading mixed nuclear fuel from a container, comprising a housing with an unloading nozzle, a tipper, a container loaded with powder and needles, a tipper drive and a crane drive, characterized in that a pneumatic seal assembly with an elastic sleeve is connected to the unloading nozzle, made with the possibility of free the passage of the container over it when it is turned over and the gap between them is filled with an elastic cuff after the compressed gas is supplied to it, and the crane drive is made with the possibility of connecting to the revernutogo container and opening and closing the tap by turning it a locking element.

2. The unloading box according to claim 1, characterized in that a flange with an annular protrusion in which an annular bore is made is attached to the unloading nozzle, a U-shaped elastic cuff fixed on the outer outer sides by rings and an annular one is installed on its annular protrusion the bore is connected by a hole with a fitting communicating with a source of compressed gas.