CN112110208B - 一种核工业用物料分配器及自动分类系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核工业用物料分配器及自动分类系统，核工业用物料分配器包括壳体单元、位于壳体单元内部且相对壳体单元转动以进行流道切换的芯体单元，以及驱动芯体单元转动的控制装置，壳体单元包括圆盘状且顶部开口的壳体，以及固定设置于壳体的顶部开口处的法兰盖，壳体和法兰盖形成容置芯体单元的密闭空腔；壳体侧壁间隔设置多个流道；芯体单元包括圆盘状的芯体，以及与芯体的旋转轴线重合并沿轴向延伸至密闭空腔外侧的转轴，转轴一端和控制装置连接；芯体内部设有若干通道，在控制装置驱动下，芯体单元绕其旋转轴线转动以使其内部的通道连通流道。核工业用物料分配器，管道换向切换的精度高，密闭空腔的封闭性能好，不会泄露管道内的核物质。

Description

一种核工业用物料分配器及自动分类系统

技术领域

本发明涉及核工业的运输技术领域，尤其涉及一种核工业用物料分配器及自动分类系统。

背景技术

当前核工业中的各种运输活化物品/半衰期只有分钟量级甚至秒量级的样品实现快速传输，提高样品的转运效率，则需要针对每一样品单独建立负压的运输链路，其成本非常高，同时会对分拣人员造成辐射，为此，如何对各类辐射的样品/样品盒实现全自动的分拣，且无需人工操作成为当前亟需解决的技术问题。

鉴于此，中国工程物理研究院和中国原子能科学研究院在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，由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，通过气缸推或拉的方式，实现辐射性的样品盒的传输，容易造成样品盒破裂或者，产生较强的震动或噪音，进而对密闭空间的人员、设备及环境造成危害。

因此亟需提供一种全自动化、换向精度高、不会发生样品泄露的核工业用物料分配器及自动分类系统。

发明内容

（一）要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种核工业用物料分配器及自动分类系统，其解决了现有的核工业用换向器的换向精度低、样品容易发生泄露的技术问题。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种核工业用物料分配器，用于圆柱状或球状核物料的分配，包括壳体单元、位于壳体单元内部且相对所述壳体单元转动以进行流道切换的芯体单元，以及驱动所述芯体单元转动的控制装置，

所述壳体单元包括圆盘状且顶部开口的壳体，以及固定设置于所述壳体的顶部开口处的法兰盖，所述壳体和所述法兰盖形成容置所述芯体单元的密闭空腔；所述壳体侧壁间隔设置多个流道；

所述芯体单元包括圆盘状的芯体，以及与所述芯体的旋转轴线重合并沿轴向延伸至所述密闭空腔外侧的转轴，所述转轴一端和所述控制装置连接；

所述芯体内部设有若干通道，在所述控制装置驱动下，所述芯体单元绕其旋转轴线转动以使其内部的通道连通所述流道；

所述控制装置还包括定位传感器和定位板，所述定位传感器通过传感器固定座固定安装在所述法兰盖上，所述芯体转轴的上端套设有所述定位板，用于转动触发所述定位传感器，使芯体内部的通道连通所述流道；

所述芯体底部设有直径比所述芯体小的圆柱状凸起，所述圆柱状凸起的侧壁与所述芯体底面形成环形台阶，所述环形台阶周向的四分之一设置有机械止档，所述密闭空腔的底部周边的四分之一设有定位凸起，所述机械止档和所述定位凸起相配合，从而对所述芯体进行机械定位。

可选地，所述控制装置包括多个监测设备和处理器，所有的监测设备和所述定位传感器均与处理器通信连接；

所述流道和通道中均嵌设有所述监测设备，用于监测圆柱状或球状核物料的泄露信息或物料信息。

可选地，所述壳体单元还包括棘轮手柄，所述法兰盖的四周通过螺丝与所述壳体固定连接，所述螺丝的螺丝头固定连接有所述棘轮手柄。

可选地，所述核工业用物料分配器还包括密封装置，所述密封装置包括设置在壳体单元法兰盖和壳体之间的密封圈。

所述密封装置还包括设置在转轴和法兰盖之间的填料，所述填料的上方、下方分别设置有上填料支撑、下填料支撑。

可选地，所述控制装置还包括步进电机，所述步进电机与所述处理器通信连接；

所述步进电机通过电机固定座固定安装在所述法兰盖上，所述步进电机的输出端连接有联轴器的输入端，所述联轴器的输出端与所述芯体的转轴的上端连接，所述芯体的转轴的下端安装有盖。

可选地，所述流道包括：进向管路，第一出向管路和第二出向管路；

所述芯体内部的通道连通所述流道为：所述通道连通所述进向管路和任一出向管路；

所述芯体内部对应所述进向管路、第一出向管路和第二出向管路位置处开设有第一通道、第二通道，所述进向管路通过所述第一通道与对应的所述第一出向管路连通，所述进向管路通过第二通道与对应的所述第二出向管路连通。

第二方面，本发明实施例提供一种自动分类系统，用于多种类圆柱状或球状核物料的分类，包括：

位于操作空间外部的操作台，前端传输装置，位于操作空间内部的上述的核工业用物料分配器和后端传输装置；所述操作空间为封闭式的负压或真空环境；

所述前端传输装置的管路与所述核工业用物料分配器的壳体的进向管路连通；

所述后端传输装置的管路分别与所述核工业用物料分配器的壳体的第一出向管路、第二出向管路连通；

所述操作台控制所述前端传输装置和所述后端传输装置。

（三）有益效果

本发明的有益效果是：本发明的核工业用物料分配器，由于采用法兰盖和壳体形成密闭的容置腔室，电机控制芯体单元在容置腔室精确转动进行换向，相对于现有技术而言，其可以实现全自动化换向，并且其换向的精度高，密闭空腔的封闭性能好，在换向过程不会泄露管道内运输的辐射性物料。

本发明的自动分类系统，由于采用核工业用物料分配器，其可以实现全自动化换向，并且其换向的精度高，并且核工业用物料分配器在分类多种类核物料时处在负压或真空环境的工作空间，操作台在工作空间外部，与现在技术相比，其不会泄露管道内运输的辐射性物料，避免损害工人的身体。

附图说明

图1为本发明的核工业用物料分配器的分解图；

图2为本发明的核工业用物料分配器的右视示意图；

图3为图2中的核工业用物料分配器在A-A处的剖面示意图；

图4为图3中的核工业用物料分配器在B处的局部放大示意图；

图5为本发明的核工业用物料分配器的左视方向的分解图；

图6为本发明的核工业用物料分配器的芯体的立体示意图；

图7为本发明的核工业用物料分配器的壳体的俯视示意图；

图8为本发明的自动分类系统的示意图；

图9为本发明的核工业用物料分配器的芯体在0°时的水平剖视图；

图10为本发明的核工业用物料分配器的芯体在180°时的水平剖视图；

图11为本发明的核工业用物料分配器的芯体的立体示意图；

图12为本发明的核工业用物料分配器的壳体的立体示意图。

【附图标记说明】

1：盖；2：垫片；3：轴用弹性挡圈；4：定位销；5：上填料支撑；6：背母；7：螺母；8：定位板；9：内六角平端紧定螺钉；10：步进电机；11：电机固定座；12：传感器固定座；13：填料；14：棘轮手柄；15：下填料支撑；16：深沟球轴承；17：法兰盖；18：O型圈；19：联轴器；20：壳体；21：芯体；22：进向管路；23：第一出向管路；24：第二出向管路；25：定位传感器；26：机械止档；27：定位凸起，28：第一开口；29：第二开口；30：第三开口；31：第四开口。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“左”、“右”等方位名词以图1的定向为参照。

实施例1：

参照图1和图2，本发明实施例提供一种核工业用物料分配器，该核工业用物料分配器由不锈钢或铝材料制成。

核工业用物料分配器包括壳体单元、位于壳体单元内部且相对所述壳体单元转动以进行流道切换的芯体单元，以及驱动所述芯体单元转动的控制装置，所述壳体单元包括圆盘状且顶部开口的壳体20，以及固定设置于所述壳体20的顶部开口处的法兰盖17，所述壳体20和所述法兰盖17形成容置所述芯体单元的密闭空腔；所述壳体侧壁间隔设置多个流道。

所述芯体单元包括圆盘状的芯体21，以及与所述芯体21的旋转轴线重合并沿轴向延伸至所述密闭空腔外侧的转轴，所述转轴一端和所述控制装置连接。所述芯体21内部设有若干通道，在所述控制装置驱动下，所述芯体单元绕其旋转轴线转动以使其内部的通道连通所述流道。

所述流道包括：进向管路22，第一出向管路23和第二出向管路24；所述芯体内部的通道连通所述流道为：所述通道连通所述进向管路22和任一出向管路；

壳体20和法兰盖17通过定位销4定位，四周通过螺丝固定连接。连接法兰盖17和壳体20的螺丝的螺丝头固定连接有棘轮手柄14，通过棘轮手柄14，不借助外部工具就能自行拆卸螺丝，而且还可以通过机械手替代人工拆卸螺丝，防止放射性物质危害工人的身体。芯体21与法兰盖17的连接处设置有密封圈，用以保证密闭空腔的封闭性能，密封圈优选为O型圈18。

结合图3和图4所示，转轴的上端穿过法兰盖17。转轴上端套设有深沟球轴承16，深沟球轴承16的外圈与法兰盖17固定连接。芯体21中部的转轴套设有轴用弹性挡圈3，用于限制深沟球轴承16沿轴向运动。在深沟球轴承16的上方，转轴还套设有用于密封的上填料支撑5、填料13以及下填料支撑15，填料13用以防止密闭空腔内的辐射性物料从转轴与法兰盖17之间的缝隙流出。在上填料支撑5、填料13以及下填料支撑15的上方，芯体21的转轴还套设有背母6和螺母7，用以压紧填料13以及在轴向固定芯体21。内六角平端紧定螺钉9对平键起固定作用。

结合图5所示，转轴的下端穿过壳体20的底部，并在末端安装有盖1，盖1与芯体21底部之间设置有垫片2。所述转轴的下端设置有轴承，所述轴承的外圈与所述壳体（20）的底部固定连接。芯体21可相对于壳体20和法兰盖17转动。

壳体20上可以一体成形有进向管路22、第一出向管路23和第二出向管路24。以图1所示方向为例，进向管路22设置于壳体20的左侧，第一出向管路23和第二出向管路24设置于壳体20本体的右侧。当然，根据实际需要，进向管路22还可以设置于壳体20本体的右侧，第一出向管路23和第二出向管路24设置于壳体20本体的左侧。通常与壳体20一体成形的进向管路为一个，根据所运送物料的种类需求，与壳体20一体成形的出向管路可以为多个。

其中，进向管路22与第二出向管路24二者轴线位于不经过壳体20圆心的同一直线上，第一出向管路23的轴线和上述二者轴线相交设置。

参照图9、图10和图11，本发明的核工业用物料分配器水平布置。芯体21内部开设有第一通道和第二通道，第一通道在芯体21的侧壁上形成第一开口28和第二开口29，第二通道在芯体21的侧壁上形成第三开口30和第四开口31。芯体21的底部设置有三个镂空孔，用以实现动平衡。通过软件分析核工业用物料分配器的材料和模型，确定三个镂空孔的开设位置和大小，使芯体21的重心位于芯体21的旋转轴线上，从而实现动平衡，使芯体21的定向更加准确。其中，第一通道可以呈弧形或直线型设置，芯体21的周向位置为0度时，第一通道连通进向管路22和第一出向管路23。第二通道为不经过芯体21圆心的直线型设置，芯体21的周向位置为180度时，第二通道连通进向管路22和第二出向管路24。通过芯体21的旋转，进向管路22能够与两个出向管路中的任意一个相导通，从而实现从进向管路22进入的放射性物质可以从不同的出向管路内输出，以实现换向的目的。

参照图2，控制装置包括步进电机10，步进电机10通过电机固定座11安装在法兰盖17上方，步进电机10的输出端连接有联轴器19的输入端，联轴器19的输出端与芯体21中部的转轴一端连接，芯体21中部转轴的另一端穿过壳体20的底部。转轴的下端设置有轴承，轴承的外圈与壳体20的底部连接。联轴器19可以为挠性联轴器，优选为膜片联轴器。膜片联轴器具有弹性减振、无噪声、不需润滑的优点，能补偿步进电机10与转轴上端之间由于制造误差、安装误差、承载变形以及温升变化的影响等所引起的轴向、径向和角向偏移。

结合图6、图7和图12所示，芯体21底部设有直径比芯体21小的圆柱状凸起，圆柱状凸起的侧壁与芯体21底面形成环形台阶，环形台阶周向的四分之一设置有机械止档26，密闭空腔底部周边的四分之一设有定位凸起27，所述机械止档26和定位凸起27相配合，从而对芯体21进行机械定位。在定位传感器25失效的基础上，机械止档26和定位凸起27实现二次定位，形成一主一副定位。

结合图4所示，控制装置还包括多个监测设备、定位板8、定位传感器25和处理器，步进电机10、所有监测设备和定位传感器均与处理器通信连接。流道和通道中均嵌设有所述监测设备，用于监测圆柱状或球状核物料的泄露信息或物料信息。电机固定座11下方靠近联轴器19位置处安装有定位传感器25，定位传感器25通过传感器固定座12固定安装在法兰盖17上。芯体21转轴的上端套设有定位板8，定位板8用于触发定位传感器25，使得设定的通道的开口到达进向管路22位置处。定位板8上设置有指针，法兰盖17上设置有刻线，通过指针和刻线的位置关系，可以判断出芯体21的通道与壳体20的流道的位置关系。定位传感器25通过定位板8感知芯体21旋转过程中通道开口的位置，反馈给处理器定位信号。当设定的通道的开口到达进向管路22位置处时，处理器控制步进电机10停止转动，从而使进向管路22与第一出向管路23导通或进向管路22与第二出向管路24导通，实现换向的目的。

本发明的一种核工业用物料分配器的工作过程如下：

圆柱状或球状核物料进入到进向管路22，监测设备检测圆柱状或球状核物料的物料信息，并将物料信息传输出处理器；处理器根据物料信息，采用预置的匹配策略确定步进电机10的执行命令；步进电机10根据执行命令驱动芯体21转动，定位板8随着转轴转动触发定位传感器25，定位传感器25反馈给处理器定位信号，处理器控制步进电机10停止转动，从而使得进向管路22通过芯体21内部的通道与设定的出向管路连通，实现多种类核物料自动分配的目的。

本发明的一种核工业用物料分配器，由于采用法兰盖17和壳体20形成密闭的容置腔室，控制装置控制芯体21在容置腔室内精确转动进行换向，相对于现有技术而言，其可以实现全自动化换向，并且其换向的精度高，密闭空腔的封闭性能好，在换向过程不会泄露管道内运输的放射性物质。

实施例2：

参照图8，本实施例的一种自动分类系统，用于多种类圆柱状或球状核物料的分类，包括：

位于操作空间外部的操作台，前端传输装置，位于操作空间内部的上述的核工业用物料分配器和后端传输装置；所述操作空间为封闭式的负压或真空环境；

所述前端传输装置的管路与所述核工业用物料分配器的壳体的进向管路连通；

所述后端传输装置的管路分别与所述核工业用物料分配器的壳体的第一出向管路、第二出向管路连通；

所述操作台控制所述前端传输装置和所述后端传输装置。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种核工业用物料分配器，用于圆柱状或球状核物料的分配，包括壳体单元、位于壳体单元内部且相对所述壳体单元转动以进行流道切换的芯体单元，以及驱动所述芯体单元转动的控制装置，其特征在于：

所述壳体单元包括圆盘状且顶部开口的壳体（20），以及固定设置于所述壳体（20）的顶部开口处的法兰盖（17），所述壳体（20）和所述法兰盖（17）形成容置所述芯体单元的密闭空腔；所述壳体侧壁间隔设置多个流道；

所述芯体单元包括圆盘状的芯体（21），以及与所述芯体（21）的旋转轴线重合并沿轴向延伸至所述密闭空腔外侧的转轴，所述转轴一端和所述控制装置连接；

所述芯体（21）内部设有若干通道，在所述控制装置驱动下，所述芯体单元绕其旋转轴线转动以使其内部的通道连通所述流道；

所述控制装置包括定位传感器（25）和定位板（8），所述定位传感器（25）通过传感器固定座（12）固定安装在所述法兰盖（17）上，所述芯体（21）转轴的上端套设有所述定位板（8），用于转动触发所述定位传感器（25），使芯体（21）内部的通道连通所述流道；

所述芯体（21）底部设有直径比所述芯体（21）小的圆柱状凸起，所述圆柱状凸起的侧壁与所述芯体（21）底面形成环形台阶，所述环形台阶周向的四分之一设置有机械止档（26），所述密闭空腔的底部周边的四分之一设有定位凸起（27），所述机械止档（26）和所述定位凸起（27）相配合，从而对所述芯体（21）进行机械定位。

2.如权利要求1所述的核工业用物料分配器，其特征在于：所述控制装置包括多个监测设备和处理器，所有的监测设备和所述定位传感器（25）均与处理器通信连接；

所述流道和通道中均嵌设有所述监测设备，用于监测圆柱状或球状核物料的泄露信息或物料信息。

3.如权利要求1所述的核工业用物料分配器，其特征在于：

所述壳体单元还包括棘轮手柄（14），所述法兰盖（17）的四周通过螺丝与所述壳体（20）固定连接，所述螺丝的螺丝头固定连接有所述棘轮手柄（14）。

4.如权利要求1所述的核工业用物料分配器，其特征在于：

所述核工业用物料分配器还包括密封装置，所述密封装置包括设置在壳体单元法兰盖（17）和壳体（20）之间的密封圈。

5.如权利要求4所述的核工业用物料分配器，其特征在于：

所述密封装置还包括设置在转轴和法兰盖（17）之间的填料（13），所述填料（13）的上方、下方分别设置有上填料支撑（5）、下填料支撑（15）。

6.如权利要求2所述的核工业用物料分配器，其特征在于：

所述控制装置还包括步进电机（10），所述步进电机（10）与所述处理器通信连接；

所述步进电机（10）通过电机固定座（11）固定安装在所述法兰盖（17）上，所述步进电机（10）的输出端连接有联轴器（19）的输入端，所述联轴器（19）的输出端与所述芯体（21）的转轴的上端连接，所述芯体（21）的转轴的下端安装有盖（1）。

7.如权利要求1-6任一项所述的核工业用物料分配器，其特征在于：

所述流道包括：进向管路（22），第一出向管路（23）和第二出向管路（24）；

所述芯体内部的通道连通所述流道为：所述通道连通所述进向管路（22）和任一出向管路；

所述芯体（21）内部对应所述进向管路（22）、第一出向管路（23）和第二出向管路（24）位置处开设有第一通道、第二通道，所述进向管路（22）通过所述第一通道与对应的所述第一出向管路（23）连通，所述进向管路（22）通过第二通道与对应的所述第二出向管路（24）连通。

8.一种自动分类系统，用于多种类圆柱状或球状核物料的分类，其特征在于，包括：

位于操作空间外部的操作台，前端传输装置，位于操作空间内部的如 权利要求7所述的核工业用物料分配器和后端传输装置；所述操作空间为封闭式的负压或真空环境；

所述前端传输装置的管路与所述核工业用物料分配器的壳体（20）的进向管路（22）连通；

所述后端传输装置的管路分别与所述核工业用物料分配器的壳体（20）的第一出向管路（23）、第二出向管路（24）连通；

所述操作台控制所述前端传输装置和所述后端传输装置。

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