CN109406811A - 用于辐照样品传输的直行换向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于辐照样品传输的直行换向器，包括电机、直排缸、丝杠、载样器；其中，直排缸的外形为长方体。所述的电机与直排缸X轴向的一侧固定连接，丝杠及载样器置于直排缸内，丝杠沿X轴向水平设置于直排缸的X轴心线的正下方，丝杠的一端通过轴承与直排缸的壁滑动连接，丝杠的另一端穿出直排缸与电机的轴固定连接，丝杠贯穿载样器的中下部并与载样器滑动连接；所述的电机与外接的控制器电连接。本发明的直行换向器作为中子活化样品盒传输装置的重要和关键部组件之一，只需使用一套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

用于辐照样品传输的直行换向器

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，具体涉及一种用于辐照样品传输的直行换向器。

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盒处理或测量。但这种辐照方式一般需要在停堆状态下放取样品盒，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盒快速传输装置，以提高样品盒的转运效率，保证准确控制样品盒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，并采用简易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及对其行程准确控制技术的局限性，现有的一个换向器只能实现最多两个方向的样品盒传输，即样品盒放在这种换向器的中间工位的载样器内，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。当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/并联实现样品盒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（如不低于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以保证样品盒高速传输所需的转向半径，较大增加了传输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，降低了样品盒转移的效率。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、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，本发明提供一种用于辐照样品传输的直行换向器。

实现本发明的技术方案如下：

本发明的用于辐照样品传输的直行换向器，其特点是，所述的直行换向器包括电机、直排缸、丝杠、载样器；其中，直排缸的外形为长方体，其连接关系是，所述的电机与直排缸X轴向的一侧固定连接，丝杠及载样器置于直排缸内，丝杠沿X轴向水平设置于直排缸的X轴心线的正下方，丝杠的一端通过轴承与直排缸的壁滑动连接，丝杠的另一端穿出直排缸与电机的轴固定连接，丝杠贯穿载样器的中下部并与载样器滑动连接；所述的电机与外接的控制器电连接。

所述的直排缸的顶部中央沿X轴向固定设置有数个与直排缸连通且间距相等的法兰，载样器设置在其中的一个法兰Ⅰ的正下方；在每个法兰与直排缸连接的管道上均固定设置有一个光电传感器，其中的一个光电传感器与法兰Ⅰ对应设置；在直排缸Y轴向的一侧贯穿固定连接有三岔管，在三岔管的两支管上分别固定设置有一个电磁阀；所述的直排缸内，在丝杠的上方自上而下依次水平设置有限位槽槽、滑槽，限位槽、滑槽分别与直排缸的内壁固定连接，在直排缸的X轴向壁的上部固定对称设置有传感器；所述的载样器的中上部设置于限位槽内，载样器的中下部置于滑槽上，载样器与限位槽、滑槽分别滑动连接；

所述的载样器包括顶板、载样仓、滑座、气连接器；其中，在顶板上设置有圆环形的凹槽，在凹槽内设置有密封圈Ⅰ；所述的顶板、载样仓、滑座、气连接器自上而下依次固定连接，顶板通过密封圈Ⅰ与直排缸的顶部气密性滑动连接；在滑座的中下部设置有X轴向水平的螺纹通孔，丝杠贯穿螺纹通孔，螺纹通孔与丝杠配合设置；在滑座的纵轴心线上设置有垂直的通孔，通孔的下端通过管道与气连接器固定连接；在载样仓内底部设置有圆环形的缓冲垫，样品盒放置在载样仓内；所述的载样仓与限位槽滑动连接，滑座置于滑槽上并与滑槽滑动连接；

所述的气连接器包括自上而下依次设置的法兰Ⅱ、密封圈Ⅱ、法兰Ⅲ，及与法兰Ⅱ、法兰Ⅲ分别滑动连接的圆环扣；所述的密封圈Ⅱ与法兰Ⅱ、法兰Ⅲ分别气密性滑动连接，法兰Ⅱ通过管道与通孔固定连接，法兰Ⅲ的通过软管与三岔管连接；

所述的光电传感器、传感器、电磁阀分别与外接的控制器电连接。

所述的直排缸顶部中央沿X轴线设置有四至十个法兰，相邻两个法兰的纵轴心线之间的距离大于密封圈Ⅰ的外径。

所述的电机的轴、载样器、丝杠、限位槽、滑槽、法兰Ⅰ的X轴心线均处于同一立面上。

所述的顶板、载样仓、滑座、气连接器的纵轴心线为重合设置；所述的法兰Ⅰ与载样仓的纵轴心线为重合设置；所述的丝杠的X轴心线与载样器的纵轴心线为垂直交叉设置。

所述的三岔管的一支管外接压缩空气罐，另一支管通大气。

所述的法兰Ⅰ、载样仓的内径均与样品盒的外径配合设置。

所述的法兰Ⅱ与法兰Ⅲ的直径相同，并与圆环扣的内径配合设置。

所述的直排缸、丝杠、载样器、限位槽及滑槽的材料采用不锈钢。

本发明的用于辐照样品传输的直行换向器的简要工作原理是：利用电机通过丝杠驱动载样器在直排缸内往复运动，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直通大气支管上的电磁阀，压缩空气流将样品盒从A室的输出装置沿输样管经法兰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三岔管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的通孔喷出，将载样仓内的样品盒沿输样管“吹”送至D室的接收装置内，再关闭相关电磁阀。通过三岔管上的电磁阀和样品盒输出地及接收地的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实验室或工作区之间的任意传输。

本发明的辐照样品盒传输的直行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，不需要多个换向器串并联就能实现3个以上地点之间的样品盒传输，较大提高了样品盒传输装置的紧凑性和样品盒转移的效率。本发明的直行换向器的结构紧凑，运行时的振动和噪音轻微，适用于样品盒在多个实验室和工作区之间高效传输，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为本发明的用于辐照样品传输的直行换向器的总体结构示意图；

图2为图1中的A－A 剖视图；

图3为图1中的B－B 剖视图；

图4为本发明中的载样器的俯视结构示意图；

图5为本发明中的气连接器的结构示意图。

图中 1.电机 2.直排缸 3.丝杠 4.法兰Ⅰ 5.光电传感器 6.三岔管 7.限位槽 8.滑槽 9.传感器 10.顶板 11.载样仓 12.滑座 13.气连接器 14.密封圈Ⅰ 15.通孔 16.缓冲垫 17.样品盒 18.法兰Ⅱ 19.密封圈Ⅱ 20.法兰Ⅲ 21.圆环扣。

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为本发明的用于辐照样品传输的直行换向器的总体结构示意图，图2为图1中的A－A 剖视图，图3为图1中的B－B 剖视图，图4为本发明中的载样器的俯视结构示意图，图5为本发明中的气连接器的结构示意图。在图1~图5中，本发明的一种用于辐照样品传输的直行换向器，包括电机1、直排缸2、丝杠3、载样器；其中，直排缸2的外形为长方体，其连接关系是，所述的电机1与直排缸2X轴向的一侧固定连接，丝杠3及载样器置于直排缸2内，丝杠3沿X轴向水平设置于直排缸2的X轴心线的正下方，丝杠3的一端通过轴承与直排缸2的壁滑动连接，丝杠3的另一端穿出直排缸2与电机1的轴固定连接，丝杠3贯穿载样器的中下部并与载样器滑动连接；所述的电机1与外接的控制器电连接。如图1所示。

所述的直排缸2的顶部中央沿X轴向固定设置有数个与直排缸2连通且间距相等的法兰，载样器设置在其中的一个法兰Ⅰ4的正下方；在每个法兰与直排缸2连接的管道上均固定设置有一个光电传感器，其中的一个光电传感器5与法兰Ⅰ4对应设置；在直排缸2Y轴向的一侧贯穿固定连接有三岔管6，在三岔管6的两支管上分别固定设置有一个电磁阀；所述的直排缸2内，在丝杠3的上方自上而下依次水平设置有限位槽槽7、滑槽8，限位槽7、滑槽8分别与直排缸2的内壁固定连接，在直排缸2的X轴向壁的上部固定对称设置有传感器9；所述的载样器的中上部设置于限位槽7内，载样器的中下部置于滑槽8上，载样器与限位槽7、滑槽8分别滑动连接。如图1～2所示。

所述的载样器包括顶板10、载样仓11、滑座12、气连接器13；其中，在顶板10上设置有圆环形的凹槽，在凹槽内设置有密封圈Ⅰ14；所述的顶板10、载样仓11、滑座12、气连接器13自上而下依次固定连接，顶板10通过密封圈Ⅰ14与直排缸2的顶部气密性滑动连接；在滑座12的中下部设置有X轴向水平的螺纹通孔，丝杠3贯穿螺纹通孔，螺纹通孔与丝杠3配合设置；在滑座12的纵轴心线上设置有垂直的通孔15，通孔15的下端通过管道与气连接器13固定连接；在载样仓11内底部设置有圆环形的缓冲垫16，样品盒17放置在载样仓11内；所述的载样仓11与限位槽7滑动连接，滑座12置于滑槽8上并与滑槽8滑动连接。如图1～4所示

所述的气连接器13包括自上而下依次设置的法兰Ⅱ18、密封圈Ⅱ19、法兰Ⅲ20，及与法兰Ⅱ18、法兰Ⅲ20分别滑动连接的圆环扣21；所述的密封圈Ⅱ19与法兰Ⅱ18、法兰Ⅲ20分别气密性滑动连接，法兰Ⅱ18通过管道与通孔15固定连接，法兰Ⅲ20的通过软管与三岔管6连接。当载样器移动位置时，在连接在三岔管6上的软管的牵引下，法兰Ⅲ20可与法兰Ⅱ18相对旋转运动。如图5所示。

所述的光电传感器5、传感器9、电磁阀分别与外接的控制器电连接；所述的直排缸2顶部中央沿X轴线设置有四至十个法兰，相邻两个法兰的纵轴心线之间的距离大于密封圈Ⅰ14的外径；所述的电机1的轴、载样器、丝杠3、限位槽7、滑槽8、法兰Ⅰ4的X轴心线均处于同一立面上；所述的顶板10、载样仓11、滑座12、气连接器13的纵轴心线为重合设置；所述的法兰Ⅰ4与载样仓11的纵轴心线为重合设置；所述的丝杠3的X轴心线与载样器的纵轴心线为垂直交叉设置；所述的三岔管6的一支管外接压缩空气罐，另一支管通大气；所述的直排缸2的顶部中央设置的数个法兰均外接输样管；所述的法兰Ⅰ4、载样仓11的内径均与样品盒17的外径配合设置；所述的法兰Ⅱ18与法兰Ⅲ20的直径相同，并与圆环扣21的内径配合设置；所述的直排缸2、丝杠3、载样器、限位槽7及滑槽8的材料采用不锈钢。如图1~图5所示。

本发明的工作流程如下，利用电机1通过丝杠3驱动载样器在直排缸2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1通过丝杠3驱使载样器停放在与A室输样管相连的法兰处，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的三岔管6直通大气支管上的电磁阀，压缩空气流将样品盒沿输样管经法兰“吹”送至载样器内，然后关闭前述相关电磁阀。控制器再指令电机1驱使装有样品盒的载样器停放在与D室输送管相连法兰处，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三岔管6连接压缩空气罐支管上的电磁阀，压缩空气流经过气连接器13从载样器底部的通孔15中喷出，将样品盒从载样器沿输样管“吹”送至D室内，再关闭相关电磁阀。通过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。

本发明的直行换向器，载样仓11、直排缸2顶部法兰的内径均与样品盒17的外径配合设置，既保证样品盒17进出顺畅，又使样品盒17在相同压差下有更快的运动速度。

本发明的直行换向器，通过设置在法兰与直排缸2连接管道上的光电传感器监查样品盒17进出载样器的情况，通过在直排缸2腔内对称设置的传感器限制载样器的最大行程。

在本实施例中，直排缸2顶部设置有四个法兰，法兰Ⅰ4为其中一个，可将样品盒传送至三个地点；每个法兰与直排缸2连接的管道上均分别设置有一个光电传感器，光电传感器5为其中的一个；在直排缸2腔内对称设置有两个传感器，传感器9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，直排缸2顶设置有五个法兰和五个光电传感器，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 (10)

1.一种用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的直行换向器包括电机(1)、直排缸(2)、丝杠(3)、载样器；其中，直排缸(2)的外形为长方体，其连接关系是，所述的电机(1)与直排缸(2)X轴向的一侧固定连接，丝杠(3)及载样器置于直排缸(2)内，丝杠(3)沿X轴向水平设置于直排缸(2)的X轴心线的正下方，丝杠(3)的一端通过轴承与直排缸(2)的壁滑动连接，丝杠(3)的另一端穿出直排缸(2)与电机(1)的轴固定连接，丝杠(3)贯穿载样器的中下部并与载样器滑动连接；所述的电机(1)与外接的控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的直排缸(2)的顶部中央沿X轴向固定设置有数个与直排缸(2)连通且间距相等的法兰，载样器设置在其中的一个法兰Ⅰ(4)的正下方；在每个法兰与直排缸(2)连接的管道上均固定设置有一个光电传感器，其中的一个光电传感器(5)与法兰Ⅰ(4)对应设置；在直排缸(2)Y轴向的一侧贯穿固定连接有三岔管(6)，在三岔管(6)的两支管上分别固定设置有一个电磁阀；所述的直排缸(2)内，在丝杠(3)的上方自上而下依次水平设置有限位槽槽(7)、滑槽(8)，限位槽(7)、滑槽(8)分别与直排缸(2)的内壁固定连接，在直排缸(2)的X轴向壁的上部固定对称设置有传感器(9)；所述的载样器的中上部设置于限位槽(7)内，载样器的中下部置于滑槽(8)上，载样器与限位槽(7)、滑槽(8)分别滑动连接；所述的光电传感器(5)、传感器(9)、电磁阀分别与外接的控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的载样器包括顶板(10)、载样仓(11)、滑座(12)、气连接器(13)；其中，在顶板(10)上设置有圆环形的凹槽，在凹槽内设置有密封圈Ⅰ(14)；所述的顶板(10)、载样仓(11)、滑座(12)、气连接器(13)自上而下依次固定连接，顶板(10)通过密封圈Ⅰ(14)与直排缸(2)的顶部气密性滑动连接；在滑座(12)的中下部设置有X轴向水平的螺纹通孔，丝杠(3)贯穿螺纹通孔，螺纹通孔与丝杠(3)配合设置；在滑座(12)的纵轴心线上设置有垂直的通孔(15)，通孔(15)的下端通过管道与气连接器(13)固定连接；在载样仓(11)内底部设置有圆环形的缓冲垫(16)，样品盒(17)放置在载样仓(11)内；所述的载样仓(11)与限位槽(7)滑动连接，滑座(12)置于滑槽(8)上并与滑槽(8)滑动连接；

所述的气连接器(13)包括自上而下依次设置的法兰Ⅱ(18)、密封圈Ⅱ(19)、法兰Ⅲ(20)，及与法兰Ⅱ(18)、法兰Ⅲ(20)分别滑动连接的圆环扣(21)；所述的密封圈Ⅱ(19)与法兰Ⅱ(18)、法兰Ⅲ(20)分别气密性滑动连接，法兰Ⅱ(18)通过管道与通孔(15)固定连接，法兰Ⅲ(20)的通过软管与三岔管(6)连接。

4.根据权利要求1或2所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的直排缸(2)顶部中央沿X轴线设置有四至十个法兰，相邻两个法兰的纵轴心线之间的距离大于密封圈Ⅰ(14)的外径。

5.根据权利要求1或2所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的电机(1)的轴、载样器、丝杠(3)、限位槽(7)、滑槽(8)、法兰Ⅰ(4)的X轴心线均处于同一立面上。

6.根据权利要求2或3所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的顶板(10)、载样仓(11)、滑座(12)、气连接器(13)的纵轴心线为重合设置；所述的法兰Ⅰ(4)与载样仓(11)的纵轴心线为重合设置；所述的丝杠(3)的X轴心线与载样器的纵轴心线为垂直交叉设置。

7.根据权利要求2所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的三岔管(6)的一支管外接压缩空气罐，另一支管通大气。

8.根据权利要求2或3所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的法兰Ⅰ(4)、载样仓(11)的内径均与样品盒(17)的外径配合设置。

9.根据权利要求3所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的法兰Ⅱ(18)与法兰Ⅲ(20)的直径相同，并与圆环扣(21)的内径配合设置。

10.根据权利要求1或2所述的用于辐照样品传输的直行换向器，其特征是：所述的直排缸(2)、丝杠(3)、载样器、限位槽(7)及滑槽(8)的材料采用不锈钢。