CN110939761B - 一种可充放气式漂移管密封气嘴 - Google Patents

Abstract

本发明属于漂移管密封技术领域，具体涉及一种可充放气式漂移管密封气嘴，包括圆柱形、内部设有空腔的气嘴外壳；气嘴外壳的一端设有扁圆形的配合端面，另一端设有与空腔连通的开口，配合端面的中心设有通孔，空腔与通孔通过气流孔连通；空腔内设有圆筒形的顶针固定座，顶针固定座的顶端靠近气流孔，顶针固定座的尾端靠近开口；顶针固定座内设有连接了弹簧的顶针，顶针的顶端靠近气流孔并设有底盘，当顶针的尾端不受力时，在弹簧的作用下底盘紧压在顶针固定座的顶端上形成密封；当顶针的尾端受到向气流孔方向的推力时，底盘脱离与顶针固定座的顶端的接触，底盘与顶针固定座的顶端之间形成能够通过气流的通道。

Description

一种可充放气式漂移管密封气嘴

技术领域

本发明属于漂移管密封技术领域，具体涉及一种可充放气式漂移管密封气嘴。

背景技术

当前，核恐怖及核材料走私己成为国际安全面临的最大挑战，随着国际反恐形势的日趋化严重，各经济大国都加强了对恐怖势力的打击力度。一方面相关国家的涉核单位和海关都在加强核材料生产、储存和运输过程中的监控和管理；另一方面努力开发和研制高性能的监测系统，以有效打击铀、钚等核材料的走私和非法运输。

核材料的辐射成像是核材料检测的一种重要手段，但穿透致密物质能力有限和人为增加辐射剂量使得x射线、γ射线和中子成像技术在检测核材料时遇到很大困难。截止目前，还没有很好的技术手段在保证正常生产运输的情况下完成核材料的监控工作，无论是武器级还是低富集度的核材料，少量的铅就可以屏蔽其固有放射性，致使X、γ射线和中子成像技术等常规放射性检测方法的应用受到限制。

宇宙射线μ子是一种穿透性极强的高能带电粒子，以一定的通量入射到地面，可以轻易穿透很厚的防护层，且宇宙射线μ子穿越物质时在低Z物质中的散射角和在高Z物质中的散射角有明显的差异。因此，可通过测量它在物质中的散射角以检测低原子序数材料背景下的重核元素材料。而且，宇宙射线μ子为天然存在的本底粒子，不存在辐射安全问题。

作为μ子成像的探测器-高精度漂移管是最早被使用的。例如，美国Los Alamos国家实验室已使用漂移管探测器从实验角度对μ子成像进行了反复论证和研究。漂移管是由外部铝管14、内部的阳极线13(镀金铼钨丝)及连接组件12组成(见图3)。阳极丝13为50μm左右，管内充有Ar和CO₂的混合气，气体压强在2-3大气压。最初这种实验室用的漂移管采用的流气式，即气体从管子一侧流入，从另一侧流出。由于漂移管的使用都是通过阵列的形式使用的，同时使用的漂移管能有几百根，这种流气式的设计使管路变得非常复杂。另外如果整个探测装置放到野外使用，需要配备庞大的气体源供应，无论是运输还是现场安装都是非常繁重的工作。基于这种工业应用的考虑，这种方式不太能满足工业现场要求。于是就有了不流气式漂移管的产生，这种漂移管在充工作气体后将充气口使用焊接或压接的方式封住气口，以保证工作气体不泄露。这种完全封住的漂移管已被国外一些厂家使用。

这种完全封住的漂移管探测器有几个问题：第一、随着工作时间的增加，管内气体的泄漏是不可监测的，由于整个气口是被封住的，那么整个管子缺气时是无法测得的，也就是说如果管子气压降低致使性能下降整个管子只能作废处理；第二、管子内工作气体是有一定寿命的，超出一定工作时间会对测试性能有所影响，但由于管子全密封后，是无法更换气体的。

发明内容

针对现有的漂移管探测器所存在的问题，本发明的目的是提供一种能够随时方便监测漂移管的管内气压、能够对漂移管的管内气体进行抽真空、充气、再冲气并保持气压的密封气嘴。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种可充放气式漂移管密封气嘴，设置在内部设有阳极丝的漂移管的顶端的连接组件上，其中，包括圆柱形的、内部设有空腔的气嘴外壳；所述气嘴外壳的一端设有扁圆形的配合端面，另一端设有与所述空腔连通的开口，所述配合端面的中心设有通孔，所述空腔与所述通孔通过气流孔连通；所述空腔内设有圆筒形的顶针固定座，所述顶针固定座与所述气嘴外壳之间密封连接，所述顶针固定座的顶端靠近所述气流孔，所述顶针固定座的尾端靠近所述开口；所述顶针固定座内设有连接了弹簧的顶针，所述顶针的顶端和尾端延伸到所述顶针固定座的两端之外，所述顶针的顶端靠近所述气流孔并设有底盘，当所述顶针的尾端不受力时，在所述弹簧的作用下所述底盘紧压在所述顶针固定座的顶端上形成密封；当所述顶针的尾端受到向所述气流孔方向的推力时，所述底盘脱离与所述顶针固定座的顶端的接触，所述底盘与所述顶针固定座的顶端之间形成能够通过气流的通道。

进一步，所述顶针固定座通过螺纹与所述气嘴外壳固定，在靠近所述螺纹位置设有第二密封圈实现所述顶针固定座和所述气嘴外壳之间的密封，所述第二密封圈为异形密封垫圈。

进一步，在所述底盘的靠近所述顶针固定座的顶端的一面设有第三密封圈，当所述底盘紧压在所述顶针固定座的顶端上时，所述底盘与所述顶针固定座的顶端之间通过所述第三密封圈形成密封；所述第三密封圈为橡胶圈。

进一步，在所述开口外侧，设有密封端盖，所述密封端盖通过螺纹与所述开口连接，在所述开口与所述密封端盖之间设有第一密封圈，用于实现所述开口与所述密封端盖之间的密封。

进一步，所述通孔与所述气流孔为垂直连接，所述气流孔的直径小于等于1.5mm。

进一步，在所述顶针固定座的尾端设有一字型固定段，用于通过工具进入所述开口对所述顶针固定座进行固定或拆卸。

进一步，所述气嘴外壳和所述配合端面均由聚醚醚酮制成。

进一步，还包括设置在所述配合端面与所述连接组件之间的第四密封圈，所述第四密封圈用于实现所述配合端面与所述连接组件之间的密封。

进一步，所述配合端面的表面粗糙度小于0.8。

进一步，所述气嘴外壳的直径小于等于8mm，长度小于等于45mm。

本发明的有益效果在于：

1.漂移管内工作气体的压力是随时可以监测的，漂移管阵列往往需要使用到几百根漂移管，如果其中一根或几个性能下降，往往首先需要测量的就是管内气压，由于本发明所提供的可充放气式漂移管密封气嘴采用弹簧推进设计，只要配上专用的充气接头连接上气压表就可以很方便的测量出管内气压。

2.漂移管内工作气体是有一定寿命的，超出一定工作时间会对测试性能有所影响，本发明所提供的可充放气式漂移管密封气嘴采用这种可充放气设计后，可以定期对管内气体进行冲放气，将漂移管的寿命从几年大大的提高。由于尺寸空间的限制，该密封气嘴在很有限的空间内完成了充气、放气和气体保持所需的所有功能。

3.能够对漂移管进行抽真空，能够保持漂移管长时间不漏气。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述的一种可充放气式漂移管密封气嘴的示意图；

图2是图1的A向视图(图中不包括漂移管上的连接组件12)；

图3是装配有本发明具体实施方式中所述的一种可充放气式漂移管密封气嘴的漂移管的示意图；

图中：1-密封端盖，2-第一密封圈，3-顶针，4-顶针固定座，5-第二密封圈，6-第三密封圈，7-气嘴外壳，8-气流孔，9-配合端面，10-弹簧，11-第四密封圈，12-连接组件，13-阳极丝，14-外部铝管，15-通孔，16-底盘，17-一字型固定段，18-开口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图3所示，本发明提供的一种可充放气式漂移管密封气嘴，设置在内部设有阳极丝13的漂移管的顶端的连接组件12上，用于实现对漂移管的密封、充气、放气、抽真空的功能。该可充放气式漂移管密封气嘴包括圆柱形的、内部设有空腔的气嘴外壳7；气嘴外壳7的一端设有扁圆形的配合端面9，另一端设有与空腔连通的开口18，配合端面9的中心设有通孔15，用于阳极丝13的固定头穿过，空腔与通孔15通过气流孔8连通；空腔内设有圆筒形的顶针固定座4，顶针固定座4与气嘴外壳7之间密封连接，顶针固定座4的顶端靠近气流孔8，顶针固定座4的尾端靠近开口18；顶针固定座4的空腔内设有连接了弹簧10的顶针3，顶针3的顶端和尾端延伸到顶针固定座4的两端之外，顶针3的顶端靠近气流孔8并设有底盘16，当顶针3的尾端不受力时，在弹簧10的作用下底盘16紧压在顶针固定座4的顶端上形成密封；当顶针3的尾端受到向气流孔8方向的推力时，底盘16脱离与顶针固定座4的顶端的接触，底盘16与顶针固定座4的顶端之间形成能够通过气流的通道(即由通孔15、气流孔8、顶针固定座4、开口18共同构成的气流能够通过的通道)。

顶针固定座4通过螺纹与气嘴外壳7固定，在靠近螺纹位置设有第二密封圈5实现顶针固定座4和气嘴外壳7之间的密封，第二密封圈5为异形密封垫圈。

在底盘16的靠近顶针固定座4的顶端的一面设有第三密封圈6(第三密封圈6通过粘接的方式设置在底盘16上)，当底盘16紧压在顶针固定座4的顶端上时，底盘16与顶针固定座4的顶端之间通过第三密封圈6形成密封；第三密封圈6为橡胶圈。

在开口18外侧，设有密封端盖1，密封端盖1通过螺纹与开口18连接，在开口18与密封端盖1之间设有第一密封圈2，用于实现开口18与密封端盖1之间的密封。

通孔15与气流孔8为垂直连接，气流孔8的直径小于等于1.5mm，且气流孔8的气流流通方向是垂直于阳极丝13的方向，可以减小充气或放气时对阳极丝13的冲击，由于漂移管内部的阳极丝13很细，只有50μm左右，如果气流孔8的直径过大了的话，气体的快速流动会对阳极丝13产生颤动，严重的情况下会使阳极丝13折断。

在顶针固定座4的尾端设有一字型固定段17，便于通过工具进入开口18对顶针固定座4进行固定或拆卸。

气嘴外壳7和配合端面9均由聚醚醚酮制成。聚醚醚酮是分子主链中含有链节的线性芳香族高分子化合物。它具有耐热性、耐化学腐蚀性、耐辐射性以及高强度、易加工性及绝缘性，能保证密封的准确。

还包括设置在配合端面9与连接组件12之间的第四密封圈11，第四密封圈11用于实现配合端面9与连接组件12之间的密封。

配合端面9的表面粗糙度小于0.8，因为配合端面9用于通过第四密封圈11与漂移管的外部铝管14的端口的连接组件12的端面密封。

气嘴外壳7的直径小于等于8mm，长度小于等于45mm。

为了配合这个密封气嘴的使用，还配了一个专用的充气接头，充气接头的作用是在对漂移管进行充放气时能够顶住顶针3，保证气体顺利的进出气流孔8。

最后对本发明所提供的可充放气式漂移管密封气嘴的具体应用进行说明：

首先，在漂移管清洗完毕、阳极丝13装配好以后，使用专用的充气接头顶开顶针3对漂移管进行管内气体抽真空。在真空抽取后撤出气嘴，放开顶针3，将气路转向充气气路，此时再次用气嘴顶开顶针3，对漂移管进行充气，充气完毕后放开顶针3，并盖好密封端盖1。(抽真空以后的操作步骤也用于对漂移管的充气和放气。)

当需要测量漂移管的管内气压时，首先打开密封端盖1，使用专用的充气接头连接上气压表，并将充气接头接入开口18，顶开顶针3就可以很方便的测量出管内气压，测量完毕后，撤出充气接头，并盖好密封端盖1。

充气接头是内部有顶住顶针的凸起的接头，这个凸起在充气时是压下去的，平时是缩回来的。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种可充放气式漂移管密封气嘴，设置在内部设有阳极丝(13)的漂移管的顶端的连接组件(12)上，其特征是：包括圆柱形的、内部设有空腔的气嘴外壳(7)；所述气嘴外壳(7)的一端设有扁圆形的配合端面(9)，另一端设有与所述空腔连通的开口(18)，所述配合端面(9)的中心设有通孔(15)，所述空腔与所述通孔(15)通过气流孔(8)连通；所述空腔内设有圆筒形的顶针固定座(4)，所述顶针固定座(4)与所述气嘴外壳(7)之间密封连接，所述顶针固定座(4)的顶端靠近所述气流孔(8)，所述顶针固定座(4)的尾端靠近所述开口(18)；所述顶针固定座(4)内设有连接了弹簧(10)的顶针(3)，所述顶针(3)的顶端和尾端延伸到所述顶针固定座(4)的两端之外，所述顶针(3)的顶端靠近所述气流孔(8)并设有底盘(16)，当所述顶针(3)的尾端不受力时，在所述弹簧(10)的作用下所述底盘(16)紧压在所述顶针固定座(4)的顶端上形成密封；当所述顶针(3)的尾端受到向所述气流孔(8)方向的推力时，所述底盘(16)脱离与所述顶针固定座(4)的顶端的接触，所述底盘(16)与所述顶针固定座(4)的顶端之间形成能够通过气流的通道。

2.如权利要求1所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：所述顶针固定座(4)通过螺纹与所述气嘴外壳(7)固定，在靠近所述螺纹位置设有第二密封圈(5)实现所述顶针固定座(4)和所述气嘴外壳(7)之间的密封，所述第二密封圈(5)为异形密封垫圈。

3.如权利要求1所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：在所述底盘(16)的靠近所述顶针固定座(4)的顶端的一面设有第三密封圈(6)，当所述底盘(16)紧压在所述顶针固定座(4)的顶端上时，所述底盘(16)与所述顶针固定座(4)的顶端之间通过所述第三密封圈(6)形成密封；所述第三密封圈(6)为橡胶圈。

4.如权利要求1所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：在所述开口(18)外侧，设有密封端盖(1)，所述密封端盖(1)通过螺纹与所述开口(18)连接，在所述开口(18)与所述密封端盖(1)之间设有第一密封圈(2)，用于实现所述开口(18)与所述密封端盖(1)之间的密封。

5.如权利要求1所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：所述通孔(15)与所述气流孔(8)为垂直连接，所述气流孔(8)的直径小于等于1.5mm。

6.如权利要求1所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：在所述顶针固定座(4)的尾端设有一字型固定段(17)，用于通过工具进入所述开口(18)对所述顶针固定座(4)进行固定或拆卸。

7.如权利要求1所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：所述气嘴外壳(7)和所述配合端面(9)均由聚醚醚酮制成。

8.如权利要求1所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：还包括设置在所述配合端面(9)与所述连接组件(12)之间的第四密封圈(11)，所述第四密封圈(11)用于实现所述配合端面(9)与所述连接组件(12)之间的密封。

9.如权利要求8所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：所述配合端面(9)的表面粗糙度小于0.8。

10.如权利要求1所述的可充放气式漂移管密封气嘴，其特征是：所述气嘴外壳(7)的直径小于等于8mm，长度小于等于45mm。

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