CN107462593A - 活化样品传输换向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活化样品传输换向器，包括电机、圆筒缸、丝杠、载样器、支架；其中，载样器的外形为圆柱体。所述的圆筒缸水平固定设置在支架上，电机与圆筒缸X轴向的一侧固定连接，丝杠、载样器置于圆筒缸内，载样器的圆心线、丝杠的轴心线均与圆筒缸的X轴心线重合设置，丝杠的一端通过轴承与圆筒缸的壁滑动连接，丝杠的另一端穿出圆筒缸与电机的轴固定连接，丝杠贯穿载样器的中央并与载样器滑动连接。本发明的活化样品传输换向器作为中子活化样品传输系统的重要和关键部件之一，采用一台换向器即能实现样品盒入堆辐照和辐照后的样品盒向多个工作地点转移，有利于提高中子活化样品盒传输装置的紧凑性和样品盒传输的效率，运行的稳定性和安全性好。

Description

活化样品传输换向器

技术领域

本发明属于反应堆中子活化样品传输技术及放射性同位素制备技术领域，具体涉及一种活化样品传输换向器。

背景技术

采用中子活化分析法进行分析测量的样品需要经过反应堆内的热中子活化，然后用γ谱仪等核分析仪器进行定性与定量分析。对于含有长寿命核素的活化样品，同大多数用于放射性同位素生产的靶件一样，可以采用人工方法将辐照后的样品盒从反应堆辐照管道中取出，放入铅罐转移至指定地点进行样品处理或测量。但这种辐照方式一般需要在停堆状态下取放样品，而且往往不能对辐照时间和辐照剂量进行准确控制。而对于半衰期只有分钟量级甚至秒量级的样品，特别是需要准确限定辐照时间和/或中子注量的待测样品，则需要在制靶间与辐照器、制样间、测量间和暂存间甚至存废间之间建立样品快速传输装置，以提高样品的转运效率，保证准确控制样品的辐照条件和样品中的目标核素能够得到有效测量。目前，在线的辐照样品快速传输装置均为气动传输装置，俗称“跑兔装置”，采用正压或负压方式驱使样品盒在各工作区之间运动，样品盒的传输速度由管道两端的气压强度差调节，一般不低于10m/s。在跑兔装置的核心组成中，换向器是跑兔装置的交通枢纽。

我国从20世纪70年代开始，中国工程物理研究院和中国原子能科学研究院等，在其反应堆上建设了简易的跑兔装置，并采用简单的换向器调整样品盒运输方向。现有的换向器一般采用气缸作为推/拉载样器的动力，介于气缸活塞的行程较短及难以实现分段控制行程的技术局限性，现有的一个换向器只能实现最多两个方向的样品传输，即样品盒放置在这种换向器的中间工位，气缸通过推或拉两种方式，或从活塞式载样器的右边或左边输入压缩空气，将载样器推置在换向器的左工位或右工位，然后再采用气动方式将样品盒传输至与换向器左或右工位连接的工作区，而要将样品盒传输至第三个工作区或更多个工作区时，只有通过多个换向器串/并联才能实现。这种通过多个换向器串/并联实现活化样品在多工作区之间转移的方式，不仅增加了样品传输装置的组成部件及其附件的数量和装置结构的复杂性，而且基于样品盒在管道内高速（一般不低于10m/s）传输的安全考虑，两个换向器之间必须保持足够远的距离才保证样品盒高速传输所需的转向半径，较大增加了跑兔装置安装所需要的空间和管道长度，增加了样品盒传输的距离和/或传输时间，降低了样品盒的转移效率。另一方面，在装置运行中气缸还会频繁地产生较强的震动和噪音，可对在相对密闭的实验室内的人员和设备造成危害。而采用一个换向器就能够实现样品盒在多点位（3个及以上点位）之间传输并且低震动和低噪音的换向器尚未见公开报道。

发明内容

为了克服现有技术中的换向器存在的样品盒传输效率低、传输装置安装及运行所需空间较大、工作噪音和振动较大、不利于样品盒在多个实验室之间快速传输的不足，本发明提供一种活化样品传输换向器。

实现本发明的技术方案如下：

本发明的活化样品传输换向器，其特点是，所述的活化样品传输换向器包括电机、圆筒缸、丝杠、载样器、支架；其中，载样器的外形为圆柱体，其连接关系是，所述的圆筒缸水平固定设置在支架上，电机与圆筒缸X轴向的一侧固定连接，丝杠、载样器置于圆筒缸内，载样器的圆心线、丝杠的轴心线均与圆筒缸的X轴心线重合设置，丝杠的一端通过轴承与圆筒缸的壁滑动连接，丝杠的另一端穿出圆筒缸与电机的轴固定连接，丝杠贯穿载样器的中央并与载样器滑动连接。

所述的圆筒缸内设置有两个传感器及两条波形的滑槽，传感器分别固定在圆筒缸两侧壁的上部，滑槽分别固定在丝杠两侧圆筒缸的弧形内壁上，用于载样器的移动；在载样器沿滑槽行进路线上设置有与圆筒缸连通的数个法兰、三岔管，法兰与三岔管一一对称设置在圆筒缸的两边，其中，法兰Ⅰ与三岔管Ⅰ、法兰Ⅱ与三岔管Ⅱ、法兰Ⅲ与三岔管Ⅲ、法兰Ⅳ与三岔管Ⅳ分别对应设置，法兰Ⅰ、法兰Ⅱ分别设置在圆筒缸的顶部，法兰Ⅲ、法兰Ⅳ分别设置在圆筒缸的两侧；在每个法兰与圆筒缸连接的管道上固定设置有一个光电传感器，其中，法兰Ⅰ与光电传感器Ⅰ、法兰Ⅱ与光电传感器Ⅱ、法兰Ⅲ与光电传感器Ⅲ、法兰Ⅳ与光电传感器Ⅳ分别对应设置。

所述的载样器内设置有载样仓，在载样器的顶部、底部均设置有圆环形的凹槽，在凹槽内分别设置有密封圈Ⅰ、密封圈Ⅱ，密封圈Ⅰ、密封圈Ⅱ分别与圆筒缸内表面气密性滑动连接；在载样器中部的外圆周上对称固定设置有两个凸台，凸台与滑槽滑动连接，在载样器的圆心线上设置有螺纹通孔，丝杠穿过螺纹通孔，螺纹通孔与丝杠配合设置；在载样仓的底部设置有缓冲垫，样品盒放置在载样仓内。

所述的电机、光电传感器Ⅰ、光电传感器Ⅱ、光电传感器Ⅲ、光电传感器Ⅳ、传感器分别与外接的控制器电连接。

所述的圆筒缸上共设置有四至十个对应设置的法兰、三岔管，相邻两个法兰的纵轴心线之间的夹角范围为45°~90°。

所述的电机的轴、圆筒缸、丝杠、载样器的X轴心线为重合设置；所述的法兰和与法兰对应设置三岔管的纵轴心线为重合设置；所述的法兰、载样仓的内径均与样品盒的外径配合设置。

所述的凸台与滑槽配合设置，对称设置的两个凸台的中心连线与载样器的圆心线垂直交叉设置。

所述的三岔管的两支管上均分别设置有一个电磁阀，三岔管的一支管外接压缩空气罐，另一支管通大气管通大气；所述的电磁阀均与外接的控制器电连接。

所述的圆筒缸、载样器、滑槽、凸台的材料采用不锈钢。

本发明的活化样品传输换向器的简要工作原理是：本发明中利用电机通过丝杠驱动载样器在圆筒缸内往复运动，可将载样器准确停放在与数个工作室分别相连的的任一法兰下。当需要将样品盒从A室转移至D室时，控制器指令电机通过丝杠驱使载样器停放在与A室输样管相连的法兰A处，同时打开A室内样品盒输出装置上连接压缩空气罐管道上的电磁阀和换向器上三岔管A直通大气支管上的电磁阀，压缩空气流将样品盒从A室的装置内沿输样管经法兰A“吹”送至载样器的载样仓内，然后关闭前述相关电磁阀。控制器再指令电机驱使装有样品盒的载样器停放在与D室输样管相连的法兰D处，再同时打开D室内样品盒接收装置上直通大气管道上的电磁阀和换向器上三岔管D连接压缩空气罐支管上的电磁阀，压缩空气流从载样器底部喷出，将载样仓内的样品盒经法兰D沿输样管“吹”送至D室内，再关闭相关电磁阀。通过换向器三岔管上的电磁阀和样品盒输出地及接收地样品盒传输装置上的电磁阀的有序开关，在压缩空气驱动下可以实现样品盒在多个不同的实验室或工作区之间的任意传输。

本发明的活化样品传输换向器，采用运行控制精度高的电机作为换向器内样品盒转移的驱动，只需一个换向器就能实现3个以上地点之间的样品传送，较大减少了跑兔装置安装所需要的空间和管道长度，提高了样品盒转移的效率。本发明的换向器的结构紧凑，运行时的振动和噪音轻微，适用于样品在多个实验室和工作区之间高效传送，更有利于提高中子活化分析装置的自动化程度，运行的稳定性和安全性好。

附图说明

图1为本发明的活化样品传输换向器的总体结构示意图；

图2为本发明的活化样品传输换向器的俯视结构示意图；

图3为图1中的A－A剖视图；

图中，1.电机 2.圆筒缸 3.丝杠 4.载样器 5.支架 6.法兰Ⅰ 7.三岔管Ⅰ8.法兰Ⅱ 9.三岔管Ⅱ 10.法兰Ⅲ 11.三岔管Ⅲ 12.法兰Ⅳ 13.三岔管Ⅳ 14.光电传感器Ⅰ 15.光电传感器Ⅱ 16.光电传感器Ⅲ 17.光电传感器Ⅳ 18.传感器 19.滑槽 20.凸台 21.密封圈Ⅰ 22.密封圈Ⅱ 23.缓冲垫 24.样品盒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

图1为本发明的活化样品传输换向器的总体结构示意图，图2为本发明的活化样品传输换向器的俯视结构示意图，图3为图1中的A－A剖视图。在图1~图3中，本发明的活化样品传输换向器，包括电机1、圆筒缸2、丝杠3、载样器4、支架5；其中，载样器4的外形为圆柱体，其连接关系是，所述的圆筒缸2水平固定设置在支架5上，电机1与圆筒缸2X轴向的一侧固定连接，丝杠3、载样器4置于圆筒缸2内，载样器4的圆心线、丝杠3的轴心线均与圆筒缸2的X轴心线重合设置，丝杠3的一端通过轴承与圆筒缸2的壁滑动连接，丝杠3的另一端穿出圆筒缸2与电机1的轴固定连接，丝杠3贯穿载样器4的中央并与载样器4滑动连接。如图1所示。

所述的圆筒缸2内设置有两个传感器18及两条波形的滑槽19，传感器18分别固定在圆筒缸2两侧壁的上部，滑槽19分别固定在丝杠3两侧圆筒缸2的弧形内壁上，用于载样器4的移动；在载样器4沿滑槽19行进路线上设置有与圆筒缸2连通的数个法兰、三岔管，法兰与三岔管一一对称设置在圆筒缸2的两边，其中，法兰Ⅰ6与三岔管Ⅰ7、法兰Ⅱ8与三岔管Ⅱ9、法兰Ⅲ10与三岔管Ⅲ11、法兰Ⅳ12与三岔管Ⅳ13分别对应设置，法兰Ⅰ6、法兰Ⅱ8分别设置在圆筒缸2的顶部，法兰Ⅲ10、法兰Ⅳ12分别设置在圆筒缸2的两侧；在每个法兰与圆筒缸2连接的管道上固定设置有一个光电传感器，其中，法兰Ⅰ6与光电传感器Ⅰ14、法兰Ⅱ8与光电传感器Ⅱ15、法兰Ⅲ10与光电传感器Ⅲ16、法兰Ⅳ12与光电传感器Ⅳ17分别对应设置。如图1～图2所示。

所述的载样器4内设置有载样仓，在载样器4的顶部、底部均设置有圆环形的凹槽，在凹槽内分别设置有密封圈Ⅰ21、密封圈Ⅱ22，密封圈Ⅰ21、密封圈Ⅱ22分别与圆筒缸2内表面气密性滑动连接；在载样器4中部的外圆周上对称固定设置有两个凸台20，凸台20与滑槽19滑动连接，在载样器4的圆心线上设置有螺纹通孔，丝杠3穿过螺纹通孔，螺纹通孔与丝杠3配合设置；在载样仓的底部设置有缓冲垫23，样品盒24放置在载样仓内。如图3所示。

所述的电机1、光电传感器Ⅰ14、光电传感器Ⅱ15、光电传感器Ⅲ16、光电传感器Ⅳ17、传感器18、电磁阀分别与外接的控制器电连接；所述的圆筒缸2上共设置有四至十个对应设置的法兰、三岔管，相邻两个法兰的纵轴心线之间的夹角范围为45°~90°；所述的电机1的轴、圆筒缸2、丝杠3、载样器4的X轴心线为重合设置；所述的法兰和与法兰对应设置三岔管的纵轴心线为重合设置；所述的法兰、载样仓的内径均与样品盒24的外径配合设置；所述的凸台20与滑槽19配合设置，对称设置的两个凸台20的中心连线与载样器4的圆心线垂直交叉设置；所述的三岔管的两支管上均分别设置有一个电磁阀，三岔管的一支管外接压缩空气罐，另一支管通大气管通大气；所述的电磁阀均与外接的控制器电连接；所述的圆筒缸2、载样器4、滑槽19、凸台20的材料采用不锈钢。如图1~图3所示。

本发明的工作流程如下，启动外接的控制器指令电机1运行，通过丝杠3驱动载样器4在圆筒缸2内往复运动，可将载样器4准确停放在与数个工作室分别相连的任一法兰下。当需要将样品从A室转移至D室时，控制器指令电机1通过丝杠3驱使载样器4停放在与A室输样管相连的法兰A处，同时打开A室内样品盒输出装置上连接压缩空气罐管道上的电磁阀和换向器上三岔管A直通大气支管上的电磁阀，压缩空气流将样品盒从A室的进样装置沿输样管经法兰A“吹”送至载样器4的载样仓内，然后关闭前述相关电磁阀。控制器再指令电机1驱使装有样品盒24的载样器4停放在与D室输样管相连的法兰D处，再同时打开D室内样品盒接收装置上直通大气管道上的电磁阀和换向器上三岔管D连接压缩空气罐支管上的电磁阀，压缩空气流从载样器4底部喷出，将载样仓内的样品盒24沿输样管“吹”送至D室内，再关闭相关电磁阀。通过有序开关换向器上对应三岔管的电磁阀和样品盒输出地及接收地样品盒传输装置上的电磁阀，在压缩空气驱动下可以实现样品盒在多个不同的实验室或工作区之间的任意传输。

本发明的活化样品传输换向器，载样器4的载样仓、法兰、输样管的内径均与样品盒24的外径配合设置，既保证样品盒24进出顺畅，又使样品盒24在相同压差下有更快的运动速度。

本发明的活化样品传输换向器，通过设置在法兰与圆筒缸2连接的管道上光电传感器监查样品盒24进出载样器4的情况，通过在圆筒缸2腔内对称设置的两个传感器18限制载样器2的最大行程。

在本实施例中，在圆筒缸2上载样器4沿滑槽行进路线上共设置有四个法兰，相邻两个法兰的纵轴心线之间的夹角为90°，样品可以被传送至三个地点；在圆筒缸2腔内对称设置有两个传感器，传感器18是其中的一个；在圆筒缸2内部对应设置有两条波形的滑槽，滑槽19是其中一条；在载样器4上对称设置有两个凸台，凸台20是其中的一个；在载样器4顶部、底部各设置有一个密封圈，密封圈21是其中的一个。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，在圆筒缸2上设置有五个法兰，相邻的两个法兰的纵轴心线之间的夹角为45°，可将样品盒传送至四个地点。

实施例3

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，直排缸2顶设置有六个法兰和六个光电传感器，可将样品盒传送至五个地点。

实施例4

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，直排缸2顶设置有七个法兰和七个光电传感器，可将样品盒传送至六个地点。

实施例5

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，直排缸2顶设置有八个法兰和八个光电传感器，可将样品盒传送至七个地点。

实施例6

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，直排缸2顶设置有九个法兰和九个光电传感器，可将样品盒传送至八个地点。

实施例7

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，直排缸2顶设置有十个法兰和十个光电传感器，可将样品盒传送至九个地点。

Claims (9)

1.一种活化样品传输换向器，其特征是：所述的活化样品传输换向器包括电机(1)、圆筒缸(2)、丝杠(3)、载样器(4)、支架(5)；其中，载样器(4)的外形为圆柱体，其连接关系是，所述的圆筒缸(2)水平固定设置在支架(5)上，电机(1)与圆筒缸(2)X轴向的一侧固定连接，丝杠(3)、载样器(4)置于圆筒缸(2)内，载样器(4)的圆心线、丝杠(3)的轴心线均与圆筒缸(2)的X轴心线重合设置，丝杠(3)的一端通过轴承与圆筒缸(2)的壁滑动连接，丝杠(3)的另一端穿出圆筒缸(2)与电机(1)的轴固定连接，丝杠(3)贯穿载样器(4)的中央并与载样器(4)滑动连接。

2.根据权利要求1所述的活化样品传输换向器，其特征是：所述的圆筒缸(2)内设置有两个传感器(18)及两条波形的滑槽(19)，传感器(18)分别固定在圆筒缸(2)两侧壁的上部，滑槽(19)分别固定在丝杠(3)两侧圆筒缸(2)的弧形内壁上，用于载样器(4)的移动；在载样器(4)沿滑槽(19)行进路线上设置有与圆筒缸(2)连通的数个法兰、三岔管，法兰与三岔管一一对称设置在圆筒缸(2)的两边，其中，法兰Ⅰ(6)与三岔管Ⅰ(7)、法兰Ⅱ(8)与三岔管Ⅱ(9)、法兰Ⅲ(10)与三岔管Ⅲ(11)、法兰Ⅳ(12)与三岔管Ⅳ(13)分别对应设置，法兰Ⅰ(6)、法兰Ⅱ(8)分别设置在圆筒缸(2)的顶部，法兰Ⅲ(10)、法兰Ⅳ(12)分别设置在圆筒缸(2)的两侧；在每个法兰与圆筒缸(2)连接的管道上固定设置有一个光电传感器，其中，法兰Ⅰ(6)与光电传感器Ⅰ(14)、法兰Ⅱ(8)与光电传感器Ⅱ(15)、法兰Ⅲ(10)与光电传感器Ⅲ(16)、法兰Ⅳ(12)与光电传感器Ⅳ(17)分别对应设置。

3.根据权利要求1所述的活化样品传输换向器，其特征是：所述的载样器(4)内设置有载样仓，在载样器(4)的顶部、底部均设置有圆环形的凹槽，在凹槽内分别设置有密封圈Ⅰ(21)、密封圈Ⅱ(22)，密封圈Ⅰ(21)、密封圈Ⅱ(22)分别与圆筒缸(2)内表面气密性滑动连接；载样器(4)中部的外圆周上对称固定设置有两个凸台(20)，凸台(20)与滑槽(19)滑动连接，载样器(4)的圆心线上设置有螺纹通孔，丝杠(3)穿过螺纹通孔，螺纹通孔与丝杠(3)配合设置；载样仓的底部设置有缓冲垫(23)，样品盒(24)放置在载样仓内。

4.根据权利要求2所述的活化样品传输换向器，其特征是：所述的圆筒缸(2)上共设置有四至十个对应设置的法兰、三岔管，相邻两个法兰的纵轴心线之间的夹角范围为45°~90°。

5.根据权利要求1、2、3中任一所述的活化样品传输换向器，其特征是：所述的电机(1)的轴、圆筒缸(2)、丝杠(3)、载样器(4)的X轴心线为重合设置；所述的法兰和与法兰对应设置三岔管的纵轴心线为重合设置；所述的法兰、载样仓的内径均与样品盒(24)的外径配合设置。

6.根据权利要求3所述的活化样品传输换向器，其特征是：所述的凸台(20)与滑槽(19)配合设置，对称设置的两个凸台(20)的中心连线与载样器(4)的圆心线垂直交叉设置。

7.根据权利要求2所述的活化样品传输换向器，其特征是：所述的三岔管的两支管上均分别设置有一个电磁阀，三岔管的一支管外接压缩空气罐，另一支管通大气管通大气；所述的电磁阀均与外接的控制器电连接。

8.根据权利要求1或2所述的活化样品传输换向器，其特征是：所述的电机(1)、光电传感器Ⅰ(14)、光电传感器Ⅱ(15)、光电传感器Ⅲ(16)、光电传感器Ⅳ(17)、传感器(18)分别与外接的控制器电连接。

9.根据权利要求1、2、3中任一所述的活化样品传输换向器，其特征是：所述的圆筒缸(2)、载样器(4)、滑槽(19)、凸台(20)的材料采用不锈钢。