CN108906148B - 一种模块化热室萃取台架 - Google Patents

Abstract

本公开涉及放射化学领域，主要涉及一种模块化热室萃取台架，包括：吊装模块、萃取模块、底座模块、取样模块；其中吊装模块、萃取模块、底座模块依次从上到下固定连接，萃取模块与底座模块通过竖直连接件固定连接；取样模块置于其他模块之外；萃取模块、底座模块顶部均设有吊装卡扣。实现了一种结构简单、拆装方便的模块化热室萃取台架。

Description

一种模块化热室萃取台架

技术领域

本公开涉及放射化学领域，主要涉及一种模块化热室萃取台架。

背景技术

在放射化学领域涉及到较多强放射性物质的液-液萃取分离工艺实验或小规模生产，这些实验或者生产一般在热室内开展，萃取设备要通过吊车和机械手进行遥控安装、操作和拆除。针对上述要求，本发明提出一种便于在热室内通过机械手和吊车操作的液液萃取分离台架装置的设计。

中国原子能科学研究院王辉等在2015年设计了整体式的热室萃取台架装置，在一个萃取台架上安装了4个混合澄清萃取槽，在整合了进料、出料管路接口、取样管路以及电路接口。由于所有部件、萃取器均整合在一个台架上，安装进热室之后，若台架上某一部件损坏，将无法更换，台架需整体报废。安装进热室之后，萃取器也无法根据工艺的需要进行改动。

在热室设备退役时，需要将其拆解，然后装进放射性废物桶进行整备。现有整体式台架尺寸较大，在退役处理时较为困难，在热室内难以将其拆解为可以装桶的尺寸部件。

发明内容

(一)发明目的

为克服现有技术的不足，本公开提供了一种结构简单、拆装方便的模块化热室萃取台架。

(二)技术方案

一种模块化热室萃取台架，包括：吊装模块、萃取模块、底座模块、取样模块；其中所述吊装模块、萃取模块、底座模块依次从上到下固定连接，所述萃取模块与底座模块通过竖直连接件固定连接；所述取样模块置于其他模块之外；所述萃取模块、底座模块顶部均设有吊装卡扣。

所述竖直连接件包括上连接件、下连接件；其中上连接件设有圆台，在圆台上设有径向贯穿圆孔，上连接件固定在萃取模块下端；下连接件设有锥形孔，在锥形孔上设有径向贯穿圆孔，下连接件固定在萃取模块上端；所述上连接件与下连接件通过锥形导向面导向配合，并设有用于固定上、下连接件的控制手柄；其中控制手柄与螺母配合使用，所示螺母固定在下连接件上。

所述吊装模块由吊装头和连接板焊接而成；其中连接板为三角形板型结构，连接板设有用于连接吊装卡扣的吊装卡槽。

所述连接板材料为不锈钢、厚度≥10mm。

所述萃取模块、底座模块均有方管构成长方体框架型结构。

所述萃取模块由两层框架式分体结构构成，两层框架采用竖直连接件固定连接；其中上层框架为长方体框架结构，上层框架上部设有层间液流快插接头，底部设有萃取器安装托盘；其中下层框架为长方形框架结构，一侧短边设有快速接头，一侧长边设有阀门。

所述层间液流快插接头包括插头和插座；插头和插座分别连接管路，其中插头管路上设有方便机械夹持的夹持块，插座固定在萃取模块上。

所述插座包括上内螺纹套管、中间螺纹管、下内螺纹套管、流出管路；其中上内螺纹套管为管型结构，上端内径设有倒角；下内螺纹套管为管型结构，下端与流出管路固定连接；其中中间螺纹管分别与上内螺纹套管螺纹连接，并设有密封圈；下内螺纹套管与中间螺纹管螺纹连接，并设有密封圈。

所述萃取器安装托盘包括：防漏托盘、萃取器安装板、水平调节螺母、限位螺杆、翼型螺母；其中萃取器安装板为板型结构，通过限位螺杆、水平调节螺母、翼型螺母配合将萃取器安装板固定在防漏托盘上。

所述底座模块为方管构成的长方体框架结构，包括吊装卡扣、底部托盘、水平调节支脚；其中底部托盘设置为抽屉式，底部托盘前方设有托盘旋转锁片；底座模块底部设有水平调节支脚，其中水平调节支脚设有十字形拨杆。

所述取样模块包括取样管路固定头、盖板、支柱、底板、样品瓶托台限位板、滑轨、样品瓶托台卡槽、机械手把手；其中支柱固定在盖板上、底板固定在支柱上，滑轨固定在底板上，样品瓶托台限位板固定在底板上，样品瓶托台卡槽滑动连接在滑轨上，机械手把手与样品瓶托台卡槽固定连接；所述盖板、底板、样品瓶托台卡槽均为圆板型结构；其中盖板上设有安装取样管路固定头的孔；样品瓶托台卡槽设有与样品瓶托台配合使用的孔。

所述盖板材料为有机玻璃。

所述阀门为三通球阀。

所述取样模块在吊装过程中放置在底座模块的底部托盘上。

所述模块化热室萃取台架中萃取模块数量≥1。

(三)有益效果

本公开提出的一种模块化热室萃取台架，采用分体式模块化设计，并设计了用于模块之间连接的竖直连接件，使得整个台架拆装更加方便，在台架某一部件发生无法修复的故障或由于工艺改变需要更换萃取器时，只需将该部件所在的萃取功能模块通过遥控操作在热室进行更换即可，无需整个台架报废，大大降低了放射性废物的数量。

本公开的模块化热室萃取台架采用分体式模块化设计的同时，模块内部采用方管框架式设计，使得整个台架在报废回收处理时方便拆解，所占空间小，符合装桶整备的尺寸要求，大大降低了工作强度和难度。

附图说明

1.本公开提供一个实施例中的含三个萃取模块的台架结构示意图；

2.本公开提供一个实施例中的吊装模块结构示意图；

3.本公开提供一个实施例中的萃取模块整体结构示意图；

4.本公开提供一个实施例中的萃取模块分体结构示意图；

5.本公开提供一个实施例中的层间液流快插接头示意图；

6.本公开提供一个实施例中的层间液流快插接头内部结构示意图；

7.本公开提供一个实施例中的萃取器安装托盘结构示意图；

8.本公开提供一个实施例中的竖直连接件结构示意图；

9.本公开提供一个实施例中的底座模块结构示意图；

10.本公开提供一个实施例中的取样模块结构示意图；

11.本公开提供一个实施例中的取样模块工作状态图；

其中A 吊装模块B 萃取模块C 底座模块D 取样模块E 样品瓶托台

1 吊装头 2 连接板 3 吊装卡扣 4 竖直连接件 5 层间液流快插接头 6 萃取器安装托盘 7 托盘水平调节机构 8 阀门 9 快速接头 10 插头 11 插座 12 夹持块 13 上内螺纹套管 14 密封圈 15 中间螺纹管 16 下内螺纹套管 17 流出管路 18 翼型螺母 19限位螺杆 20 萃取器安装板 21 水平调节螺母 22 防漏托盘 23 上连接件 24 下连接件25 螺母 26 控制手柄 27 托盘旋转锁片 28 底部托盘 29 水平调节支脚 30 样品瓶 31取样管路固定头 32 盖板 33 支柱 34 样品瓶托台限位板 35 滑轨 36 样品瓶托台卡槽37 机械手把手

具体实施方式

下面结合实施例对本公开的技术进一步说明，具体内容如下：

一种模块化热室萃取台架，包括：吊装模块A、萃取模块B、底座模块C、取样模块D；其中吊装模块A、萃取模块B、底座模块C依次从上到下固定连接，萃取模块B与底座模块C通过竖直连接件4固定连接；取样模块D置于其他模块之外；萃取模块B、底座模块C顶部均设有吊装卡扣3，萃取模块B、底座模块C均有方管构成长方体框架型结构。

竖直连接件4包括上连接件23、下连接件24；其中上连接件23设有圆台，在圆台上设有径向贯穿圆孔，上连接件23固定在萃取模块B下端；下连接件24设有锥形孔，在锥形孔上设有径向贯穿圆孔，下连接件24固定在萃取模块B上端；上连接件23与下连接件24通过锥形导向面导向配合，并设有用于固定上、下连接件24的控制手柄26；其中控制手柄26与螺母25配合使用，所示螺母25固定在下连接件24上。

本台架采用分体式模块化设计，并设计了用于模块之间连接的竖直连接件，使得整个台架拆装更加方便，再台架某一部件发生无法修复的故障或由于工艺改变需要更换萃取器时，只需将该部件所在的萃取功能模块通过遥控操作在热室进行更换即可，无需整个台架报废，大大降低了放射性废物的数量。

吊装模块A由吊装头1和连接板2焊接而成；其中连接板2为三角形板型结构，连接板2设有用于连接吊装卡扣3的吊装卡槽，连接板2材料为不锈钢、厚度≥10mm。

萃取模块B由两层框架式分体结构构成，两层框架采用竖直连接件4固定连接；其中上层框架为长方体框架结构，上层框架上部设有层间液流快插接头5，底部设有萃取器安装托盘6；其中下层框架为长方形框架结构，一侧短边设有快速接头9，一侧长边设有阀门8，阀门8采用三通球阀。本台架采用分体式模块化设计的同时，模块内部采用方管框架式设计，使得整个台架在报废回收处理时方便拆解，所占空间小，符合装桶整备的尺寸要求，大大降低了工作强度和难度。

层间液流快插接头5包括插头10和插座11；插头10和插座11分别连接管路，其中插头管路上设有方便机械夹持的夹持块12，插座11固定在萃取模块B上。

插座11包括上内螺纹套管13、中间螺纹管15、下内螺纹套管16、流出管路17；其中上内螺纹套管13为管型结构，上端内径设有倒角；下内螺纹套管16为管型结构，下端与流出管路17固定连接；其中中间螺纹管15分别与上内螺纹套管13螺纹连接，并设有密封圈14；下内螺纹套管16与中间螺纹管15螺纹连接，并设有密封圈14。

萃取器安装托盘6包括：防漏托盘22、萃取器安装板20、水平调节螺母21、限位螺杆19、翼型螺母18；其中萃取器安装板20为板型结构，通过限位螺杆19、水平调节螺母21、翼型螺母18配合将萃取器安装板20固定在防漏托盘22上。

底座模块C为方管构成的长方体框架结构，包括吊装卡扣3、底部托盘28、水平调节支脚29；其中底部托盘28设置为抽屉式，底部托盘28前方设有托盘旋转锁片27；底座模块C底部设有水平调节支脚29，其中水平调节支脚29设有十字形拨杆。

取样模块D包括取样管路固定头31、盖板32、支柱33、底板、样品瓶托台限位板34、滑轨35、样品瓶托台卡槽36、机械手把手37；其中支柱33固定在盖板32上、底板固定在支柱33上，滑轨35固定在底板上，样品瓶托台限位板34固定在底板上，样品瓶托台卡槽36滑动连接在滑轨35上，机械手把手37与样品瓶托台卡槽36固定连接；盖板32、底板、样品瓶托台卡槽36均为圆板型结构；其中盖板32上设有安装取样管路固定头31的孔，盖板32材料为有机玻璃；样品瓶托台卡槽36设有与样品瓶托台E配合使用的孔。

取样模块D在吊装过程中放置在底座模块C的底部托盘28上。

实施例

采用以上所述结构，如图1本实施例安装三个萃取模块，

图2为吊装模块，主要由两个部分焊接组成：吊装头和连接板。

吊装头与热室吊车抓具配套；连接板为带卡槽的三角形钢板，卡槽与萃取组件上的吊装卡扣配。连接板厚度10mm，保证吊装的充足强度。

其中竖直连接件4如图8所示，上下连接件通过带孔的锥形导面进行配合，然后用带手柄的大螺距螺纹的螺杆配合螺母进行栓固。如此设计的优点在于：(1)使用锥形导向面配合可以使接触面通过重力作用自动对齐；(2)使用大螺距螺纹的螺杆目的有二：其一是减少旋转的圈数，便于机械手操作；其二是在台架起吊的螺杆表面为受力面，采用大螺距螺纹，可增加受力面积，防止螺纹变形造成无法拆卸。

如图3、4所示萃取模块由两层框架式分体结构构成，上层用于萃取器安装(离心萃取器或者混合澄清槽)，下层用于取样阀门安装。两层之间通过四个竖直连接件进行组装固定，在退役时可以通过机械手拆分成两层，分别进行废物整备。每个萃取模块之间也采用同样的方式组装固定。在热室内可以通过机械手和吊车将若干个萃取模块组装固定成为一个台架，也可以将一个台架拆卸为若干个萃取模块。

萃取器安装：萃取模块的上层部件设计了萃取器安装托盘，如图3、4所示。萃取器托盘包含：防漏托盘、萃取器安装板、水平调节螺母、限位螺杆及翼形螺母。萃取器安装板为3mm厚钢板，用4个水平调节螺母支撑安装在防漏托盘上。将安装板调水平之后，再用限位翼形螺母将安装板固定。

每个萃取模块均安装两个阀门，如图3所示。阀门使用φ6的三通球阀，三通阀门一个出口通过软管连接到取样模块的取样工位上，另一个出口连接图5、6所示的层间液流快插接头进入下一个工艺段，或者进入料液接收罐。

在取样模块的上层部件的左侧下方安装进料快接头固定板，通过顶丝将史陶比尔流体接头固定，如图3所示。每个萃取模块设计了4个进料工位。

如图5、6所示，上一个萃取工段出口液流通过层间液流快插接头进入下层萃取工段。快插接头包含插头和插座。插头安装在上一级萃取模块上，与三通阀连接。插座安装在下一级萃取模块上，管路出口连接萃取器上。在两个萃取功能模块上下拼接时，通过机械手辅助将层间液流插头安装。插头管路上设计了机械手夹持块。在插座管路上，由上下内螺纹套管与中间螺纹管之间嵌入两个全氟橡胶密封圈，当插头管路插入时，密封圈阻止液流溢出，使液流进入下层萃取器。

底座模块与萃取模块类似，为框架式结构，尺寸为610x345x330(单位mm)，可以翻转后装桶，如图9所示。主要包含：吊装卡扣、层间固定件、底部托盘、台架水平调节支脚等零部件。其中底部托盘：底部托盘设计为抽屉式，主要用于在台架整体吊装进入热室时放置取样组件。托盘右前方设计了旋转锁片，将锁片旋转到正前方时可以放置托盘自动滑出。水平调节支脚：设计为带M10的螺杆的圆柱形支脚，支脚上方焊接十字型拨杆，方便机械手操作。

如图10所示，取样模块设计为圆形，设计的主要出发点是匹配热室样品分装系统所使用的样品瓶托台。取样管路为塑料软管，软管通过过盈配合穿过图10中的取样管路固定头，固定头置于有机玻璃盖板上的卡槽内，从而将取样管路固定。将样品瓶放入托台内，将托台放到样品瓶托台卡槽内，然后将托台沿滑轨推到限位板，此时取样管路和样品瓶位置一一对应；取样完成之后，将托台拉出，用机械手直接将托台转移出去。使用有机玻璃板作为盖板的目的是便于通过热室内摄像机观察样品瓶内的液位。一共设计了8个取样工位，每个萃取台架配备一个取样组件即可满足取样需求。

此设计的优点是在取样之后，无需再通过机械手直接操作装满液体的样品管，避免夹持失误造成样品瓶跌落和样品液倾洒。

上例子仅是为了便于说明该公开的整个装置结构和功能，并不仅仅局限于该例子，只要在本权利要求书的范围内，或本领域内的技术人员进行简单的变化或参数的变化就能实现本公开的模块化热室萃取台架的便属于该专利的保护范畴，只是限于设计参数和内容太多不再一一列举。

Claims (14)

1.一种模块化热室萃取台架，包括：吊装模块(A)、萃取模块(B)、底座模块(C)、取样模块(D)；其中所述吊装模块(A)、萃取模块(B)、底座模块(C)依次从上到下固定连接，所述萃取模块(B)与底座模块(C)通过竖直连接件(4)固定连接；所述取样模块(D)置于其他模块之外；所述萃取模块(B)、底座模块(C)顶部均设有吊装卡扣(3),所述萃取模块(B)由两层框架式分体结构构成，两层框架采用竖直连接件(4)固定连接；其中上层框架为长方体框架结构，上层框架上部设有层间液流快插接头(5)，底部设有萃取器安装托盘(6)；其中下层框架为长方形框架结构，一侧短边设有快速接头(9)，一侧长边设有阀门(8)。

2.根据权利要求1所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述竖直连接件(4)包括上连接件(23)、下连接件(24)；其中上连接件(23)设有圆台，在圆台上设有径向贯穿圆孔，上连接件(23)固定在萃取模块(B)下端；下连接件(24)设有锥形孔，在锥形孔上设有径向贯穿圆孔，下连接件(24)固定在萃取模块(B)上端；所述上连接件(23)与下连接件(24)通过锥形导向面导向配合，并设有用于固定上、下连接件(24)的控制手柄(26)；其中控制手柄(26)与螺母(25)配合使用，所示螺母(25)固定在下连接件(24)上。

3.根据权利要求1所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述吊装模块(A)由吊装头(1)和连接板(2)焊接而成；其中连接板(2)为三角形板型结构，连接板(2)设有用于连接吊装卡扣(3)的吊装卡槽。

4.根据权利要求3所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述连接板(2)材料为不锈钢、厚度≥10mm。

5.根据权利要求1所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述萃取模块(B)、底座模块(C)均有方管构成长方体框架型结构。

6.根据权利要求1所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述层间液流快插接头(5)包括插头(10)和插座(11)；插头(10)和插座(11)分别连接管路，其中插头管路上设有方便机械夹持的夹持块(12)，插座(11)固定在萃取模块(B)上。

7.根据权利要求6所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述插座(11)包括上内螺纹套管(13)、中间螺纹管(15)、下内螺纹套管(16)、流出管路(17)；其中上内螺纹套管(13)为管型结构，上端内径设有倒角；下内螺纹套管(16)为管型结构，下端与流出管路(17)固定连接；其中中间螺纹管(15)分别与上内螺纹套管(13)螺纹连接，并设有密封圈(14)；下内螺纹套管(16)与中间螺纹管(15)螺纹连接，并设有密封圈(14)。

8.根据权利要求6所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述萃取器安装托盘(6)包括：防漏托盘(22)、萃取器安装板(20)、水平调节螺母(21)、限位螺杆(19)、翼型螺母(18)；其中萃取器安装板(20)为板型结构，通过限位螺杆(19)、水平调节螺母(21)、翼型螺母(18)配合将萃取器安装板(20)固定在防漏托盘(22)上。

9.根据权利要求1所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述底座模块(C)为方管构成的长方体框架结构，包括吊装卡扣(3)、底部托盘(28)、水平调节支脚(29)；其中底部托盘(28)设置为抽屉式，底部托盘(28)前方设有托盘旋转锁片(27)；底座模块(C)底部设有水平调节支脚(29)，其中水平调节支脚(29)设有十字形拨杆。

10.根据权利要求1所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述取样模块(D)包括取样管路固定头(31)、盖板(32)、支柱(33)、底板、样品瓶托台限位板(34)、滑轨(35)、样品瓶托台卡槽(36)、机械手把手(37)；其中支柱(33)固定在盖板(32)上、底板固定在支柱(33)上，滑轨(35)固定在底板上，样品瓶托台限位板(34)固定在底板上，样品瓶托台卡槽(36)滑动连接在滑轨(35)上，机械手把手(37)与样品瓶托台卡槽(36)固定连接；所述盖板(32)、底板、样品瓶托台卡槽(36)均为圆板型结构；其中盖板(32)上设有安装取样管路固定头(31)的孔；样品瓶托台卡槽(36)设有与样品瓶托台(E)配合使用的孔。

11.根据权利要求10所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述盖板(32)材料为有机玻璃。

12.根据权利要求6所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述阀门(8)为三通球阀。

13.根据权利要求1所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述取样模块(D)在吊装过程中放置在底座模块(C)的底部托盘(28)上。

14.根据权利要求1所述一种模块化热室萃取台架，其特征在于，所述模块化热室萃取台架中萃取模块(B)数量≥1。

Images