Устройство для очистки твердых поверхностей от разливов металлической ртути

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ РАЗЛИВОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РТУТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Бесараб Сергей Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для очистки твердых поверхностей от разливов металлической ртути, состоящее из емкости выполненной в форме усеченного конуса, в центре оснований которого выполнены отверстия, в отверстие большего основания вставлена цилиндрическая труба,которая зафиксирована с помощью манжеты, внутри емкости в форме усеченного конуса и цилиндрической трубы размещен патрубок, который зафиксирован посредством конусообразной прокладки, которая размещена у большего основания конической емкости,один конец патрубка, входящий в цилиндрическую трубку, выполнен -образно, а второй конец вставлен в отверстие малого основания конуса и зафиксирован посредством прокладки, на боковой поверхности конической емкости выполнено отверстие, в которое вставлена пробка, причем на верхней части цилиндрической трубки выполнено сквозное отверстие, в которое перпендикулярно оси цилиндрической трубы вставлены две трубки коаксиально с зазором относительно друг друга. 96992013.12.30 Полезная модель относится к области промышленной санитарии и охране окружающей среды при использовании в производстве, научных лабораториях и в бытовых условиях металлической ртути, содержащих ее приборов и устройств, а также амальгам и предназначена для обезвреживания ртути при попадании ее на открытые поверхности из различных твердых материалов. Существует проблема, связанная с разливами металлической ртути, которая заключается в следующем. Известно, что металлическая ртуть является веществом первого класса опасности. Особую опасность представляют пары ртути, активно усваиваемые живыми организмами через органы дыхания в процессе аспирации. Известно также, что вследствие высокой упругости паров ртути над ее поверхностью (даже находящейся под слоем воды) концентрация последних в воздухе уже при обычной температуре может превышать допустимую в рабочей зоне величину ПДК (предельно допустимая концентрация) максимально почти в 45 тыс. раз. В силу этого задачей номер один при проведении демеркуризации загрязненных ртутью поверхностей является полное механическое удаление шариков-капель металлической ртути (источников вторичного загрязнения) с последующей ее утилизацией. Сложность процесса механического сбора жидкой ртути заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения капли обладают очень высокой подвижностью и при малейшем давлении или усилии дробятся на еще более мелкие фрагменты. При этом металл очень быстро испаряется за счет того, что равновесная концентрация ртути в воздухе при 25 С составляет около 2 мг/м 3. Механическая сборка ртути осложняется необходимостью наличия специальных устройств (медные лопатки, губки с открытыми порами), которые,во-первых, имеют ограниченный срок действия, во-вторых, не изолируют обслуживающий персонал от контакта с парами ртути и, в-третьих, не препятствуют дальнейшему распространению шариков ртути внутри помещения. Трудность сборки металлической ртути обусловлена еще и тем, что ртуть по своим магнитным свойствам относится к диамагнетикам, т.е. не притягивается магнитом, и из-за очень высокой плотности обладает значительным весом даже небольшого объема металла, что очень усложняет процесс механической сборки и ограничивает круг устройств, которые можно применять для ликвидации разливов. Аналогов, близких к заявляемому устройству, прототипа не обнаружено. Задачей полезной модели является создание эффективного устройства для упрощения процесса сборки металлической ртути при ее случайных выбросах, ускорения процесса ликвидации разлива и повышения качества процесса сборки с промежуточным хранением(изоляцией жидкой ртути), препятствующим образованию паров. Поставленная задача решается следующим образом. Предложено устройство для очистки твердых поверхностей от разливов металлической ртути, состоящее из емкости, выполненной в форме усеченного конуса, в центре оснований которого выполнены отверстия, в отверстие большего основания вставлена цилиндрическая труба, которая зафиксирована с помощью манжеты, внутри емкости в форме усеченного конуса и цилиндрической трубы размещен патрубок, который зафиксирован посредством конусообразной прокладки, которая размещена у большего основания конической емкости, один конец патрубка, входящий в цилиндрическую трубку, выполнен -образно, а второй конец вставлен в отверстие малого основания конуса и зафиксирован посредством прокладки, на боковой поверхности конической емкости выполнено отверстие, в которое вставлена пробка, причем на верхней части цилиндрической трубки выполнено сквозное отверстие, в которое перпендикулярно оси цилиндрической трубы вставлены две трубки коаксиально с зазором относительно друг друга. На фигуре представлена схема предлагаемого устройства. Устройство для очистки твердых поверхностей от разливов металлической ртути, состоящее из емкости, выполненной в форме усеченного конуса 1, в центре оснований которого выполнены отверстия, в отверстие большего основания вставлена цилиндрическая 2 96992013.12.30 труба 2, которая зафиксирована с помощью манжеты 3, внутри емкости в форме усеченного конуса 1 и цилиндрической трубы 2 размещен патрубок 4, который зафиксирован посредством конусообразной прокладки 5, которая размещена у большего основания конической емкости 1, один конец патрубка 6, входящий в цилиндрическую трубку, выполнен-образно, а второй конец 7 вставлен в отверстие малого основания конуса и зафиксирован посредством прокладки 8, на боковой поверхности конической емкости выполнено отверстие 9, в которое вставлена пробка 10, причем на верхней части цилиндрической трубки 2 выполнено сквозное отверстие, в которое перпендикулярно оси цилиндрической трубы 2 вставлены две трубки 11 и 12 коаксиально с зазором относительно друг друга. Накопительный резервуар устройства выполнен в форме усеченного конуса с целью облегчения слива собранной ртути. Коническая форма позволяет жидкому металлу за счет его высокой текучести концентрироваться в одном месте (около сливного отверстия). Кроме того, предложенная форма минимизирует потери жидкой ртути, обусловленные адгезией капель к неровностям, шероховатостям и углам внутри резервуара (в отличие от цилиндрических, квадратных и других емкостей сложной формы). Резервуар выполняется из прозрачного пластика, для упрощения визуального контроля за объемом собранной ртути. Трубки, вставленные перпендикулярно оси цилиндрической трубы, представляют собой водоструйный насос, который создает разрежение внутри устройства. Установка трубок коаксиально с зазором относительно друг друга используется для того, чтобы один конец трубки (заостренный), находящийся внутри другого, выступал в качестве сопла,проходя через которое с большой скоростью поток воды создавал разряжение, увлекая окружающий воздух в направлении течения струи и выводя его наружу. Предложенное устройство позволяет регулировать требуемую всасывающую способность за счет регулирования тока течения воды, кроме того, возможно применение устройства в местах,где отсутствует водопровод, за счет использования сжатого газа. Обязательным условием является уплотнение трубок водоструйного насоса с помощью резиновых прокладок для герметизации внутреннего объема устройства и создания необходимого разрежения.-образное закругление на конце трубки предназначено для препятствования попадания капель ртути в сопло водоструйного насоса за счет перенаправления вектора движения (торможения) собираемых с поверхности капель ртути. Поверхность конусообразной шайбы выступает в роли направляющего коллектора для скатывания ртути и одновременно выполняет функцию поглощения кинетической энергии падающих капель для предотвращения их дробления и разбрызгивания. Предпочтение конической форме отдается потому, что шайба одновременно выступает в роли предохранителя-блокиратора, препятствующего выливанию ртути при случайном падении устройства и перехода его в горизонтальное положение при заполненном резервуаре-накопителе. Работает устройство следующим образом. Для проверки работоспособности устройства в лабораторных условиях искусственно была смоделирована ситуация, аналогичная выбросу металлической ртути. В испытательном реакторе, представляющем собой закрытую квадратную емкость с твердой поверхностью и ограничительными бортиками, был проведен разлив 50 мл жидкой ртути (плотность 13,546 г/см 3) общей массой 677,3 г с высоты 20 см (для имитации образования малых капель). Затем трубку с заостренным концом 12 подсоединяли к водопроводу с помощью гибкого резинового шланга. Трубка 11 служит для сброса воды в канализацию. Под влиянием созданного остаточного разрежения внутри прибора воздух начинал засасываться в трубку 4 с -образным концом 6, а вместе с воздухом внутрь попадали и маленькие капельки ртути. Держа устройство за цилиндрическую трубку 2, концом патрубка 7 проводили по щелям и трещинам, где возможно могли скопится мелкие капли ртути. Проходя по трубке, шарики ртути попадали на конусообразную резиновую шайбу 5 и скатывались в конический резервуар-накопитель 1. После окончания процесса сборки разлива устрой 3 96992013.12.30 ство отключали от централизованного водопровода и, держа за цилиндрическую трубку 2,извлекали пробку-заглушку 9 и сливали собранную ртуть в заранее приготовленную емкость. Собранную ртуть взвешивали. Масса собранной ртути составила 677,3 г. Затраты времени на сборку составили около 3 мин. После окончания эксперимента цилиндрическую часть 2 устройства извлекали из уплотнительной манжеты 3 и разбирали его для чистки от остатков пыли и мусора, попавших в устройство вместе с капельками ртути. Для сравнения была проведена серия аналогичных экспериментов, где в качестве инструмента сборки металлической ртути использовали омедненную металлическую лопатку и полиуретановую губку с открытыми порами. Ртуть собирали до отсутствия на твердой поверхности видимых невооруженным глазом капель. Результаты составили соответственно 530 г и 35 мин для лопатки и 407 г и 92 мин для губки, причем после определенного времени использования традиционных методов сборки капельки ртути переходили в состояние мелкодисперсной пыли и концентрация паров достигала концентрации, опасной для персонала, находящегося в дезактивируемом помещении. Техническим результатом является эффективное устройство для сборки металлической ртути при ее случайных выбросах, обеспечивающее интенсификацию процесса удаления ртути с поверхностей в течение гораздо меньшего времени с гораздо более высокой эффективностью и с меньшим повреждением поверхности, чем при использовании известных способов механического сбора жидкого металла. В экспериментальных условиях,при ликвидации выбросов ртути, устройство показывает 100 эффективность сборки металла и, кроме всего прочего, обладает повышенной безопасностью (за счет изоляции собранного металла внутри герметичного контейнера, легкости дальнейшей транспортировки и утилизации, а также минимизации времени контакта с парами) и удобством работы для персонала, не владеющего навыками дезактивации. Устройство состоит из простых, легко повторяемых частей, для его изготовления не используются дорогостоящие материалы,что удовлетворяет критерию промышленная применимость для полезной модели, т.к. элементы данного устройства изготовляются с использованием существующих средств производства и с применением существующих технологий. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4