CN110718309A - 一种气溶胶沉积转移装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械领域，具体涉及一种气溶胶沉积转移装置。为了更好的研究气溶胶粒子的沉降机理，很有必要对试验主容器内的气溶胶粒子沉积样品盘进行多结构的设计。本发明包括：样品转移机构、样品盘、样品盘支撑台、试验容器、侧开门、进气管。样品转移机构包括下固定平台、升降机构、上固定平台、导轨、固定夹持机构。样品盘包括四种：圆形样品盘，圆柱样品盘，拐角样品盘，薄片样品盘。本发明通过不同的夹持臂种类，可以实现对多种形态的沉积样品盘进行夹持，并且通过夹持臂与沉积样品盘接触面的柔性设计保证夹持过程的平稳，从而最大限度的减少气溶胶粒子在夹持过程的损失。
Description
技术领域
本发明属于机械领域，具体涉及一种气溶胶沉积转移装置。
背景技术
核电厂发生严重事故后弥散在安全壳内的气溶胶粒子会在多种力学作用下发生迁移并最终沉降至安全壳内地面、管道面、建筑结构拐角处等多种形态的作用面上，准确的评价气溶胶粒子在上述三种主要作用面上的沉积行为对进一步发展气溶胶粒子在特殊作用面上的沉积动力学和制定相关作用面的事故缓解策略至关重要。在大型气溶胶迁移机理试验台架的设计过程中，为了更好的研究气溶胶粒子在三种特殊作用面上的沉降机理，很有必要对试验主容器内的气溶胶粒子沉积样品盘进行多结构的设计来更好的保证试验的全面性。同时由于在真实核电厂事故条件下，气溶胶粒子可能会沿多方向运动并沉降在作用面上，因此十分有必要使沉积样品盘具有一定的方向自由度从而可以更为准确的研究不同来流方向的气溶胶粒子对作用面的沉降情况。完成气溶胶沉降试验后，需要将沉积样品盘从主试验容器中取出并对沉积样品盘上沉降的气溶胶粒子进行称重以判断其沉积量，但由于主容器内处于高温环境从而使称重过程难以在主容器内进行，所以十分有必要设计一种样品盘转移机构，将样品盘从主试验容器内取出并转移至称重台进行测量。
发明内容
发明目的
在大型气溶胶迁移机理试验台架的设计过程中，为了更好的研究气溶胶粒子在三种特殊作用面上的沉降机理，很有必要对试验主容器内的气溶胶粒子沉积样品盘进行多结构的设计来更好的保证试验的全面性。同时由于在真实核电厂事故条件下，气溶胶粒子可能会沿多方向运动并沉降在作用面上，因此十分有必要使沉积样品盘具有一定的方向自由度从而可以更为准确的研究不同来流方向的气溶胶粒子对作用面的沉降情况。
技术方案
一种气溶胶沉积转移装置，包括：样品转移机构、样品盘、样品盘支撑台、试验容器、侧开门、进气管。样品转移机构包括下固定平台、升降机构、上固定平台、导轨、固定夹持机构；
导轨为两根平行的滑杆，滑杆内侧开有滑槽；固定夹持机构固定在导轨之间；导轨固定在上固定平台表面，通过升降机构和下固定平台相连接；
样品盘支撑台包括样品台，固定腿，移动腿，支撑架底座；样品盘放置在样品台上表面，固定腿固定安装在支撑架底座上，样品台上表面带有凸起；球形滚轮外壳(和样品台下表面固定连接，球形滚轮安装在移动腿的顶端；球形滚轮在球形滚轮外壳中转动；
试验容器侧边开有侧开门，进气管从试验容器顶端伸入；样品盘支撑台放置在试验容器底部，进气管的下方。
所述的固定夹持机构包括牵引电机，连接杆，固定夹持臂，移动夹持臂，夹持臂导杆，传感器，弧形夹持臂，带倾角的薄片形夹持臂；
所述的牵引电机固定在上固定平台上，牵引线上固定有牵引钩；所述的固定夹持臂固定连接在导轨之间；所述的移动夹持臂两端在导轨滑槽中滑动，夹持臂导杆分为两部分，两部分铰接相连，牵引移动夹持臂在导轨滑槽中滑动；一部分在导轨内和移动夹持臂固定连接，另一部分为框架形，连接所述牵引钩。
所述的弧形夹持臂有互相对称的两个，整体为立柱形，相对的侧面开有弧形凹槽，弧形凹槽底部为平面；前后侧面上带有方形凸起，方形凸起卡嵌在导轨的滑槽中。
所述的带倾角的薄片形夹持臂有互相对称的两个，整体为薄长方体，相对倾斜90度～160度；前后侧面上带有方形凸起，方形凸起卡嵌在导轨的滑槽中。
所述的固定腿和移动腿上均带有对应的通孔，移动腿长宽小于固定腿的长宽，移动腿可插入固定腿中，插入插销调节高度。
所述的样品盘包括四种：圆形样品盘，圆柱样品盘，拐角样品盘，薄片样品盘；其中，圆形样品盘上半部分为圆柱形，下半部分为圆台；圆柱样品盘整体为圆柱形，圆柱中部绕圆柱一周开有环形槽；拐角样品盘上半部分为内部中空长方体的一个角，下半部分为长方体，绕立方体四周开有方形槽。
所述的固定夹持臂，移动夹持臂，弧形夹持臂，带倾角的薄片形夹持臂上内侧面上均固定安装传感器。
所述的下固定平台底面和支撑腿固定连接；固定腿底部固定安装万向轮。
所述的固定夹持臂，移动夹持臂的宽度均小于圆柱样品盘的环形槽及拐角样品盘下部方形槽的宽度；所述弧形夹持臂的弧形凹槽底部为平面的长度大于薄片样品盘的直径。
所述的带倾角的薄片形夹持臂的相对倾斜角度和圆柱样品盘下半部分圆台的斜度相同。
有益效果：设计的气溶胶沉积采集装置主要分为沉积样品盘、样品盘支撑台和样品盘转移机构三部分。设计的沉积样品盘部分较为完成的还原了核电厂严重事故后气溶胶粒子在真实电站环境迁移沉降过程中所遇到的作用面，设计的可旋转样品盘支撑台保证了试验可以对多种来流方向的气溶胶沉降行为进行研究，设计的样品盘转移机构则可以完成将沉积样品盘从主试验容器中移出并送至称重台的作用。通过不同的夹持臂种类，可以实现对多种形态的沉积样品盘进行夹持，并且通过夹持臂与沉积样品盘接触面的柔性设计保证夹持过程的平稳，从而最大限度的减少气溶胶粒子在夹持过程的损失。
附图说明
图1装置整体机构图
图2样品转移机构
图3样品盘支撑台
图4楔形样品盘
图5圆柱样品盘
图6拐角形样品盘
图7薄样品盘
图中：1、样品转移机构，2、样品盘，3、样品盘支撑台，4、试验容器，5、侧开门，6、进气管，101、支撑腿，102、下固定平台，103、升降机构，104、上固定平台，105、导轨，106、固定夹持机构，1061、牵引电机，1062、连接杆，1063、固定夹持臂，1064、移动夹持臂，1065、夹持臂导杆，1066、传感器，1067、弧形夹持臂，1068、带倾角的薄片形夹持臂，201、圆形样品盘，202、圆柱样品盘，203、拐角样品盘，204、薄片样品盘，301、支撑架底座，302、固定腿，303、移动腿，304、球形滚轮，305、球形滚轮外壳，306、样品台，307、凸起。
具体实施方式
如图1所示为一种气溶胶沉积转移装置，其操作过程如下：
如图6、图5所示，拐角形沉积样品盘和圆柱形沉积样品盘的沉积转移方案。首先将沉积样品盘底部凹槽与样品盘支撑台上电磁凸起扣合，而后对电磁凸起通电使二者间产生电磁作用，并且通过对凸起高度的合理设计，保证沉积样品盘底面与样品支撑台顶面留有一定间隙。当需要对气溶胶气流不同来流角度进行研究时，可以通过对样品支撑台四个固定腿和相应移动腿的轴向通孔进行不同高度的连接来调整样品支撑台上表面的倾角，此时在气溶胶进气管角度保持不变的情况下，可以实现对不同来流角度的研究。完成沉积样品盘的布置后，从主试验容器上部的气溶胶进气管向容器内吹进气溶胶颗粒，吹送完成后静置10h,气溶胶沉降采样过程完成。将样品转移机构推至试验主容器侧壁开口出处，启动样品转移机构的升降机构，将样品转移机构的上固定平台升至高于沉积样品盘所在水平面，并通过牵引电机调整两夹持臂间距离使其大于沉积样品盘的直径。打开试验主容器侧壁开门，推动样品转移机构使其导轨进入试验主容器内并从容器侧壁的窥视窗中观察导轨的行进方向和行进距离。当固定夹持臂和移动夹持臂位于沉积样品盘正上方时，通过位于夹持臂面的传感器测量其与样品支撑台上表面的高度差并通过调整升降机构使两夹持臂与沉积样品盘凹槽处在同一平面。而后通过拉动样品转移机构使固定夹持臂首先嵌入沉积样品盘凹槽，再启动牵引电机使得两个夹持臂固定住样品沉积盘。将样品盘支撑平台的电源切断以消除凸起与沉积样品盘的电磁作用并通过调整升降机构使两夹持臂抓起沉积样品盘，随后拉动样品转移机构将沉积样品盘送至主容器外。当沉积样品盘刚离开主容器时，用玻璃罩将沉积样品盘罩住以减少气溶胶粒子的损失，随后利用转移机构将沉积样品盘送至称重平台处称重测量。
如图4所示，对于楔形沉积样品盘和薄片形沉积样品盘的转移过程，与上述两种沉积样品盘的转移过程仅在对沉积样品盘的夹持方式上有区别，因此仅对楔形沉积样品盘和薄片形沉积样品盘的夹持方式做简述。
对于楔形沉积样品盘而言，设计了一种带倾斜角的薄片形夹持臂，使夹持臂倾角与楔形沉积盘倾角一致，使其可以从底部将楔形沉积样品盘托起。
如图7所示，对于薄片形沉积样品盘而言，由于沉积样品盘厚度较小的关系难以在底部开楔形角或在侧壁开槽，因此设计了一种弧形夹持臂，利用夹持臂底部突出部分拖住薄片形沉积样品盘的底部并将其托起。
Claims (10)
1.一种气溶胶沉积转移装置，包括：样品盘(2)、样品盘支撑台(3)、试验容器(4)、侧开门(5)、进气管(6)，其特征在于：样品转移机构(1)包括下固定平台(102)、升降机构(103)、上固定平台(104)、导轨(105)、固定夹持机构(106)；
导轨(105)为两根平行的滑杆，滑杆内侧开有滑槽；固定夹持机构(106)固定在导轨(105)之间；导轨(105)固定在上固定平台(104)表面，通过升降机构(103)和下固定平台(102)相连接；
样品盘支撑台(3)包括样品台(306)，固定腿(302)，移动腿(303)，支撑架底座(301)；样品盘(2)放置在样品台(306)上表面，固定腿(302)固定安装在支撑架底座(301)上，样品台(306)上表面带有凸起(307)；球形滚轮外壳(305)和样品台(306)下表面固定连接，球形滚轮(304)安装在移动腿(303)的顶端；球形滚轮(304)在球形滚轮外壳(305)中转动；
试验容器(4)侧边开有侧开门(5)，进气管(6)从试验容器(4)顶端伸入；样品盘支撑台(3)放置在试验容器(4)底部，进气管(6)的下方。
2.如权利要求1所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的固定夹持机构(106)包括牵引电机(1061)，连接杆(1062)，固定夹持臂(1063)，移动夹持臂(1064)，夹持臂导杆(1065)，传感器(1066)，弧形夹持臂(1067)，带倾角的薄片形夹持臂(1068)；
所述的牵引电机(1061)固定在上固定平台(104)上，牵引线上固定有牵引钩；所述的固定夹持臂(1063)固定连接在导轨(105)之间；所述的移动夹持臂(1064)两端在导轨(105)滑槽中滑动，夹持臂导杆(1065)分为两部分，两部分铰接相连，牵引移动夹持臂(1064)在导轨(105)滑槽中滑动；一部分在导轨(105)内和移动夹持臂(1064)固定连接，另一部分为框架形，连接所述牵引钩。
3.如权利要求2所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的弧形夹持臂(1067)有互相对称的两个，整体为立柱形，相对的侧面开有弧形凹槽，弧形凹槽底部为平面；前后侧面上带有方形凸起，方形凸起卡嵌在导轨(105)的滑槽中。
4.如权利要求2所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的带倾角的薄片形夹持臂(1068)有互相对称的两个，整体为薄长方体，相对倾斜90度～160度；前后侧面上带有方形凸起，方形凸起卡嵌在导轨(105)的滑槽中。
5.如权利要求1所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的固定腿(302)和移动腿(303)上均带有对应的通孔，移动腿(303)长宽小于固定腿(302)的长宽，移动腿(303)可插入固定腿(302)中，插入插销调节高度。
6.如权利要求1所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的样品盘(2)包括四种：圆形样品盘(201)，圆柱样品盘(202)，拐角样品盘(203)，薄片样品盘(204)；其中，圆形样品盘上半部分为圆柱形，下半部分为圆台；圆柱样品盘(202)整体为圆柱形，圆柱中部绕圆柱一周开有环形槽；拐角样品盘(203)上半部分为内部中空长方体的一个角，下半部分为长方体，绕立方体四周开有方形槽。
7.如权利要求1所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的固定夹持臂(1063)，移动夹持臂(1064)，弧形夹持臂(1067)，带倾角的薄片形夹持臂(1068)上内侧面上均固定安装传感器(1066)。
8.如权利要求1所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的下固定平台(102)底面和支撑腿(101)固定连接；固定腿(101)底部固定安装万向轮。
9.如权利要求3所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的固定夹持臂(1063)，移动夹持臂(1064)的宽度均小于圆柱样品盘(202)的环形槽及拐角样品盘(203)下部方形槽的宽度；所述弧形夹持臂(1067)的弧形凹槽底部为平面的长度大于薄片样品盘(204)的直径。
10.如权利要求4所述的一种气溶胶沉积转移装置，其特征在于：所述的带倾角的薄片形夹持臂(1068)的相对倾斜角度和圆柱样品盘(202)下半部分圆台的斜度相同。
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