195356. lajstromszámú szabadalom • Tartó- és mozgatószerkezet rúdmanilpulátorhoz
1 195 356 2 A találmány tárgya olyan tartó és mozgató szerkezet rúdmanipulátorhoz, amely a sugárvédettség előírt mértékének biztosítása mellett kedvezőbb mozgékonysági feltételeket biztosít a technika állása szerinti eszközökhöz képest. Ismeretes, hogy a veszélyes helyeken végzendő munkáknál a veszély csökkentésének egyik lehetőségeként olyan manipulátorokat alkalmaznak, amelyek révén a dolgozó távolabb helyezkedhet el,és a manipulátor közvetítésével végzi el a beavatkozást. Az ilyen eszközök alkalmazása gyakorlatilag elengedhetetlen ott, ahol sugárveszély lép fel,és ezért a manipulátorok többsége ilyen alkalmazásra szolgál. A sugárzó anyagok közvetlen környezetében végzendő beavatkozások egyik elterjedt közreható eszköze az ún. rúdmanipulátor, amelynél a beavatkozó szerv rúd végén van elrendezve vagy kialakítva, a rúd át van vezetve — a sugárzó tárggyal szemben kielégítő sugárvédelmet biztosító ólomfallal egyenértékűnek tekinthető, hasonló vastagságú — ólomanyagú téglaidomon és a falból kinyúló rúdvégnél vannak elrendezve, kialakítva a kezelőszervek, az ezeken végzett műveleteket pedig csuklós áttételek közvetítik az átvezetésen át az ólomfalon belüli munkatérbe. A rúdmanipulátor szerkezeti kialakításánál elsőrendű követelmény, hogy a mozgásátvivő szervek úgy legyenek kialakítva és elrendezve, hogy az ólomfalon át sugáráteresztés a külső térbe elvileg egyáltalán ne jöhessen létre, gyakorlatilag ne léphessen túl egy alkalmasan megválasztott küszöbértéket. Végeredményben tehát az átvezetéshez ugyan meg kell bontani a veszélyes tér teljes zártságát, de a mozgékonyság kielégítő biztosításához szükséges szerelvényelemeket mégis úgy kell elrendezni, kialakítani, hogy gyakorlatilag a zártság követelménye is teljesüljön. Minthogy a hozzáférés és a teljes zártság ellentétes szerkezeti jellemző(ke)t kíván, a megoldások szükségszerűen kompromiszszumok. Az ismert megoldásoknál az optimális kompromisszumot a gömbcsukló alkalmazásában keresték. Ölomanyagú tégla idomban kialakítanak egy gömbfészket , és az abban ágyazott ólomgömbön átlósan hüvelyt vezetnek át, amelyben — mint vezetékben — a rúdmanipulátor hossztengelye mentén elmozdulhat. Minthogy a vezető hüvely a gömbbel együtt mozog, a tengelymenti helyzettől függően a rúdmanipulátor különböző kúpszögű kúpfelületek mentén való elmozdulási lehetőséget biztosít a veszélyes térbe bevezetett beavatkozó szerv számára. Az ismert ilyen megoldások közös hiányosságai az alábbiak: 1. Huzamosabb használat után vagy már kisfokú szennyeződés esetén is a gömb mozgása akadozóvá válik, a manipuláció fárasztóbb lesz, s a mozgás nem érheti el a szükséges mértékű pontosságot, finom bontást, egyenletességet. 2. Az ólomgömb szükséges volumene, és így a téglaidom mérete is a sugárvédettség növekvő mértékéhez erősen növelendő, az átvezetések egymás közötti távolságát is megfelelően kell növelni. A gyakorlatban azonban ennek különböző okból vannak korlátái. A téglaidom méretét pl. nem célszerű 400x400 mm-nél nagyobbra választani, hiszen az átvezetések is 400 mm távolságnyira kerülnek egymástól. A leginkább olyan manipulációs fülkékre van szükség, amelyek nem lépik túl e küszöbméretet, s a csuklós manipulátorátvezetések egymástól való távolsága 400 mm-nyi. A gyártó cégek e követelmény kielégítése céljából igyekeznek csökkenteni az ólomgömb átmérőjét; így azonban az átvezetés sugárvédőképességének mértékét csak úgy tudják megtartani, ha csökkentik a manipulátor elmozdulási szögét. A mozgásszög az ismert manipulátor fülkéknél — 150 mm ólomegyenértékű sugárvédő képesség esetén — a sugárvédő falra merőleges tengelyhez képest minden irányban 30°. Ez igen kis mozgásszög. Pl. 400x700 mm fülke-alapterület esetén két darab manipulátorátvezetés mellett a fülke alapterületének mindössze 71 %-a szolgálható ki — elméletileg. Minthogy a nem kiszolgálható területet ebben az esetben parabola határolja, a gyakorlatban a fülkében végzett munka során csak a fülke alapterületének 60 %-a használható ki. Célul tűztük ki olyan rúdmanipulátor tartó- és mozgatószerkezet kialakítását, amely maradéktalanul biztosítja az előírt mértékű sugárvédelmet, de kedvezőbb a fülke kihasználási foka. A rúdmanipulátorok gyakorlati hasznosságát elsősorban az határozza meg, hogy a választott szerkezeti kialakítás hogyan biztosít optimális kompromisszumot a legalább részben ellentétes szerkezeti követelmények kielégítésén alapuló két főfunkció között: a sugárveszély meghatározott küszöbérték alá szorítását mindenképpen biztosító sugárvédelem funkciója és a rúdmanipulátor részére optimális mozgástörvényű mozgékonyság biztosításának funkciója, amely utóbbi funkcióba beleértendő mind az alapterület kihasználhatóságának mértéke, mind a kedvező mozgásfeltételek tartóssága. Láttuk, hogy a maximális zártság melletti maximális mozgékonyságot úgy próbálták eddig elérni, hogy ólomanyagú téglában a mozgékonyságot biztosító gömbcsuklót rendeznek el. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kellő zártság továbbra is biztosítható, a mozgékonyság mégis javítható, ha a gömbcsuklós ágyazást egymásra merőleges két forgástengely körüli elfordulást biztosító ágyazással helyettesítjük, és a két mozgáspálya biztosításához szükséges szerelvényeket befogadó üregeknél fellépő tömítetlenséget az üregeket alkalmas síkokban közrefogó kiegészítő ólomtestekkel kompenzáljuk. Ennék megfelelően a találmány szerint az ólomanyagú téglaidom belsejében legalább két - első, illetve második — ólomtest van oly módon elrendezve, hogy — közös síkban egymásra merőlegesen fekvő két forgástengely közül — az első forgástengely körül elforgatható módon van ágyazva a forgástest alakú első ólomtest, amelyben — célszerűen az első forgástengelyre merőleges irányítással m a vezető hüvely van befogva, és az első ólomtest a második forgástengely 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
