CN112161847A - 一种气溶胶和碘取样仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气溶胶和碘取样仪，包括壳体、取样头、抽气泵，还包括散热机构，散热机构设置于壳体上，散热机构包括吸热板、上水腔、下水腔，吸热板设于壳体内，吸热板为中空结构，上水腔与吸热板通过进水通道连通，进水通道上设有水泵，下水腔与吸热板通过出水通道连通，上水腔与下水腔之间通过若干冷却通道连通，上水腔设置于下水腔的上方，冷却通道上设有散热板、套管，散热板与套管连接，套管套于冷却通道外，散热机构分别设置于壳体的四个侧面上；还包括控制模块、风向传感器，控制模块分别与风向传感器、电机、抽气泵连接，本发明中散热机构工作时不会产生气流，避免了对环境中的气溶胶和气态碘的含量产生影响。

Description

一种气溶胶和碘取样仪

技术领域

本发明涉及核辐射防护技术领域，具体来说是一种气溶胶和碘取样仪。

背景技术

随着国家核电产业的发展，越来越多的核电厂将陆续建设，为了更好的保护环境、保护公众，判断核电厂对环境、对周围居民的影响，环境放射性监测非常必要。在大气环境及核设施场所中，尤其在核事故工况下，经常需要对自然环境或场所环境中的大气进行一定时间的采样，以分析环境中的放射性气溶胶和气态碘活度。

气溶胶和碘取样仪在取样时，通常需要长时间采样，故而在使用过程中，取样仪在取样时经常发生过热现象，然而在采集环境中的放射性气溶胶和气态碘活度时，传统的在壳体上设置散热孔，通过散热风扇进行散热的方式在实施时，可能导致放射性物质进入取样仪的壳体内部，同时，散热风扇在工作时，可能导致取样头附近的空气流速变化，进而导致空气中的气溶胶和气态碘的含量变化，导致采样结果不准确。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于：提供一种气溶胶和碘取样仪，具有散热功能的同时不会影响空气中的气溶胶和气态碘的含量。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种气溶胶和碘取样仪，包括壳体、取样头、抽气泵，还包括散热机构，所述散热机构设置于所述壳体上，所述散热机构包括吸热板、上水腔、下水腔，所述吸热板设置于所述壳体内，所述吸热板为中空结构，所述上水腔与所述吸热板内部通过进水通道连通，所述进水通道上设置有水泵，用于将冷却水泵入所述吸热板，所述下水腔与所述吸热板的内部通过出水通道连通，所述上水腔与所述下水腔之间通过若干冷却通道连通，所述上水腔设置于所述下水腔的上方，所述冷却通道按直线等间距阵列设置，所述冷却通道上设置有散热鳍，所述散热鳍包括散热板、套管，所述散热板与所述套管连接，所述套管套设于所述冷却通道侧壁外，并与所述冷却通道滑动配合，所述散热机构为四个，分别设置于所述壳体的四个侧面上；

还包括用于驱动所述散热机构上的散热板旋转的驱动机构，所述驱动机构包括双面齿条、电机、齿轮，所述套管上套设有齿环，所述齿条与所述双面齿条的一侧啮合，所述齿轮与所述双面齿条的另一侧啮合，所述电机的输出端和所述齿轮连接，用以驱动所述齿轮旋转，所述双面齿条和所述散热机构滑动连接；

还包括控制模块、风向传感器，所述控制模块分别与所述风向传感器、电机、抽气泵连接；

所述取样头包括取样头本体，所述取样头本体包括上盖体、下盖体、碘盒、滤纸，所述上盖体与所述下盖体通过螺纹连接，所述碘盒、滤纸设置于所述上盖体、下盖体围成的空间内，并且所述碘盒设置于所述滤纸的下方，所述滤纸用于收集空气中的气溶胶，所述碘盒用于收集空气中的气态碘；

所述上盖体、下盖体围成的空间内还设置有密封圈A、密封圈B，所述密封圈A与所述上盖体抵接，所述密封圈B与所述下盖体抵接，所述滤纸夹设于所述密封圈A、密封圈B之间，所述密封圈A、密封圈B用于密封所述上盖体、下盖体的交界处；

所述上盖体上设置有进气通道，所述下盖体还包括与其内部连通的出气通道、压差变送器，所述出气通道为文丘里管结构，所述文丘里管结构包括进口段、喉部、出口段，所述压差变送器的一端与所述进口段连通，另一端与所述喉部连通。

进一步地，还包括保护机构，所述保护机构包括罩体、罩盖，所述罩体为两端不密封的中空结构，其底部和气溶胶和碘取样仪的壳体接触连接，所述罩盖和所述罩体的顶部连接，用于密封罩体的顶部，所述取样头设置于所述罩体、罩盖围成的空间内；

所述罩体侧壁还设置有固定单元，所述固定单元包括支撑架、撑杆、转轴，所述支撑架与所述罩体连接，所述支撑架上设置有套设于所述撑杆侧壁外的滑座A，所述撑杆沿所述滑座A移动，所述转轴与所述罩盖连接，所述支撑架上设置有弧面A，所述撑杆上设置有弧面B，所述弧面A、弧面B同时与所述转轴侧壁接触连接，所述转轴被限位于所述弧面A、弧面B围成的空间内，所述固定单元以所述罩体轴心线为中心等间距阵列设置。

进一步地，所述冷却通道、散热鳍、吸热板皆采用金属铜制成。

进一步地，所述散热机构上设置有滑座B，所述滑座B套设于所述双面齿条的侧壁外。

进一步地，所述出气通道与所述下盖体一体成型。

进一步地，所述罩体底部还设置有若干翼板，所述翼板与所述罩体铰接，其与气溶胶和碘取样仪的接触面上设置有若干真空吸盘。

进一步地，所述取样本体还包括压垫，所述压垫一侧与所述密封圈B抵接，另一侧与所述碘盒抵接。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、通过所述散热机构能够将所述壳体内的热量导出，经过所述散热机构中的冷却水进行冷却之后，能够降低气溶胶和碘取样仪的内的温度，增加取样仪的工作时间，并且所述散热机构在对溶胶和碘取样仪进行冷却时不会产生气流，避免了对取样头附近的环境中的气溶胶和气态碘的含量产生影响。

2、所述散热机构的散热片能够根据方向调节迎风面积，增加其散热效果。

3、所述取样头的出气通道的文丘里结构能够求出单位时间内经过所述出气通道的空气流量，同时文丘里结构有着结构简单，维护方便，性能稳定的优点，并且计算准确，能耗小，能够增加气溶胶和碘取样仪的续航。

附图说明

图1为本发明气溶胶和碘取样仪结构图；

图2为壳体内部结构图；

图3为取样头内部结构图；

图4为散热机构与壳体连接示意图；

图5为图4的B处放大图；

图6为保护机构正视结构图；

图7为图6的A处放大图；

图8为保护机构立体图。

附图标记列表

1-上盖体，2-下盖体，3-碘盒，4-压垫，5-密封圈A，6-滤纸，7-圆环凸台，8-进口段，9-喉部，10-出口段，11-壳体，12-保护机构，13-取样头，14-支撑架，15-滑座A，16-撑杆，17-转轴，18-弧面B，19-弧面A，20-罩盖，21-罩体，22-翼板，23-真空吸盘，24-密封圈B，25-压差变送器，26-散热机构，27-控制模块，28-上水腔，29-散热板，30-套管，31-下水腔，32-齿环，33-齿轮，34-电机，35-滑座B，36-双面齿条，37-风向传感器，38-吸热板，39-出水通道，40-进水通道，41-水泵，42-抽气泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接 ；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1~8所示，一种气溶胶和碘取样仪，包括壳体11、取样头13、抽气泵42，还包括散热机构26，所述散热机构26设置于所述壳体11上，所述散热机构26包括吸热板38、上水腔28、下水腔31，所述吸热板38设置于所述壳体11内，所述吸热板38为中空结构，所述上水腔28与所述吸热板38内部通过进水通道40连通，所述进水通道40上设置有水泵41，用于将冷却水泵41入所述吸热板38，所述下水腔31与所述吸热板38的内部通过出水通道39连通，所述上水腔28与所述下水腔31之间通过若干冷却通道连通，所述上水腔28设置于所述下水腔31的上方，所述冷却通道按直线等间距阵列设置，所述冷却通道上设置有散热鳍，所述散热鳍包括散热板29、套管30，所述散热板29与所述套管30连接，所述套管30套设于所述冷却通道侧壁外，并与所述冷却通道滑动配合，所述散热机构26为四个，分别设置于所述壳体11的四个侧面上；

还包括用于驱动所述散热机构26上的散热板29旋转的驱动机构，所述驱动机构包括双面齿条36、电机34、齿轮33，所述套管30上套设有齿环32，所述齿条与所述双面齿条36的一侧啮合，所述齿轮33与所述双面齿条36的另一侧啮合，所述电机34的输出端和所述齿轮33连接，用以驱动所述齿轮33旋转，所述双面齿条36和所述散热机构26滑动连接；

还包括控制模块27、风向传感器37，所述控制模块27分别与所述风向传感器37、电机34、抽气泵42连接；

所述取样头13包括取样头本体，所述取样头本体包括上盖体1、下盖体2、碘盒3、滤纸6，所述上盖体1与所述下盖体2通过螺纹连接，所述碘盒3、滤纸6设置于所述上盖体1、下盖体2围成的空间内，并且所述碘盒3设置于所述滤纸6的下方，所述滤纸6用于收集空气中的气溶胶，所述碘盒3用于收集空气中的气态碘；

所述上盖体1、下盖体2围成的空间内还设置有密封圈A5、密封圈B24，所述密封圈A5与所述上盖体1抵接，所述密封圈B24与所述下盖体2抵接，所述滤纸6夹设于所述密封圈A5、密封圈B24之间，所述密封圈A5、密封圈B24用于密封所述上盖体1、下盖体2的交界处；

所述上盖体1上设置有进气通道，所述下盖体2还包括与其内部连通的出气通道、压差变送器25，所述出气通道为文丘里管结构，所述文丘里管结构包括进口段8、喉部9、出口段10，所述压差变送器25的一端与所述进口段8连通，另一端与所述喉部9连通。

所述散热机构26的工作原理为：初始状态，所述散热机构26中设置有冷却水，当气溶胶和碘取样仪工作时，其内部产生的热量首先由所述吸热板38吸收，所述吸热板38的内部由于所述水泵41的作用不断泵入冷却水，所述吸热板38内的冷却水又由所述出水通道39排出，进入所述下水腔31中，当所述下水腔31中的冷却水装满后，冷却水从所述冷却通道中注入所述上水腔28中，当冷却水经过所述冷却通道时，所述冷却通道的热量由所述套管30传递至所述散热板29，经过所述散热板29的散热作用将冷却水冷却，随后冷却水进入所述上水腔28中，如此形成循环。所述风向传感器37能够监测气溶胶和碘取样仪安装环境中的风向，当外界风吹向所述壳体11的某一侧面时，通过所述控制模块27控制该侧面处的电机34旋转，使得该侧面处的散热板29朝相邻散热板29之间夹角变小的方向旋转，同时控制与该侧面相连的两侧面处的电机34旋转，进而使得两侧面处的散热板29旋转至与风向垂直处，此时所述散热板29的迎面面积增加，散热效率增加，所述散热机构26在对溶胶和碘取样仪进行冷却时不会产生气流，避免了对取样头13附近的环境中的气溶胶和气态碘的含量产生影响，增加了采样的准确率的同时，增加了气溶胶和碘取样仪的工作时长。

在本发明中，所述散热片与所述套管30一体成型，增加了所述散热鳍的传导效率。

所述取样头13的工作原理为：取样时，所述取样头本体在所述抽气泵42的作用下将外部环境中的空气通过所述取样头本体上盖体1的进气通道吸入，从所述下盖体2的出气通道排出，在空气经过所述滤纸6、碘盒3时，所述滤纸6、碘盒3对外部空气中的放射性气溶胶和气态碘活度进行采样；根据文丘里管的工作原理，当空气从所述出气通道中流过时，空气在所述排气通道的喉部9形成收缩，导致空气流速增加，压强降低，故而在文丘里结构的进口段8和喉部9产生了压差，所述压差变送器25将所述压差转化为电信号，进而可以据此求出单位时间内经过所述出气通道的空气流量，文丘里结构的结构简单，维护方便，性能稳定，并且计算准确，能耗小，能够增加气溶胶和碘取样仪的续航。

当所述上盖体1、下盖体2拧紧时，所述上盖体1、下盖体2对所述密封圈A5、密封圈B24产生挤压作用，使得能够紧贴所述上盖体1、下盖体2的内壁，对所述上盖体1、下盖体2的交界处进行密封，同时，所述密封圈A5、密封圈B24夹紧时还对所述滤纸6起到固定作用，防止所述滤纸6发生位移，影响采样效果

进一步地，还包括保护机构12，所述保护机构12包括罩体21、罩盖20，所述罩体21为两端不密封的中空结构，其底部和气溶胶和碘取样仪的壳体11接触连接，所述罩盖20和所述罩体21的顶部连接，用于密封罩体21的顶部，所述取样头13设置于所述罩体21、罩盖20围成的空间内；

所述罩体21侧壁还设置有固定单元，所述固定单元包括支撑架14、撑杆16、转轴17，所述支撑架14与所述罩体21连接，所述支撑架14上设置有套设于所述撑杆16侧壁外的滑座A15，所述撑杆16沿所述滑座A15移动，所述转轴17与所述罩盖20连接，所述支撑架14上设置有弧面A19，所述撑杆16上设置有弧面B18，所述弧面A19、弧面B18同时与所述转轴17侧壁接触连接，所述转轴17被限位于所述弧面A19、弧面B18围成的空间内，所述固定单元以所述罩体21轴心线为中心等间距阵列设置。

所述保护机构12的工作原理为：初始状态，所有固定单元中撑杆16上的弧面B18，支撑架14上的弧面A19同时与所述转轴17接触，此时所述罩盖20处于无法移动状态，当将所述罩体21、罩盖20组成的整体放置于气溶胶和碘取样仪上，并将所述取样头13设置于所述罩体21内部时，此时取样头13的入口处收到保护而不会受到污染，当需要打开所述罩盖20时，有两种方式，一种是将所有撑杆16中只留下某一个撑杆16保持不动，其余撑杆16在所述滑座A15的作用下被拉动至和与之对应的转轴17不再接触，此时所述罩盖20即可以绕保持不动的撑杆16处的转轴17转动，根据需要可以灵活调整所述罩盖20与所述罩体21的铰接位置，另一种方式是将所有撑杆16拉开，此时所述罩盖20即可从所述罩体21上取下，通过设置所述保护机构12，在不需要进行采样时，能够对所述取样头13起到保护作用，防止所述取样头13的滤纸6在未取样时收到污染。

.在本发明中，通过合理设置所述弧面A19、弧面B18的长度，使得当所述弧面A19、弧面B18与所述转轴17接触时，所述转轴17被卡设于所述弧面A19、弧面B18之中，此时所述转轴17只能相对所述弧面A19、弧面B18旋转，当所述撑杆16沿所述滑座A15远离所述转轴17后，所述撑杆16对所述转轴17的限位作用消失，此时所述转轴17即可从所述弧面A19上取下。

进一步地，所述冷却通道、散热鳍、吸热板38皆采用金属铜制成。

金属铜具有良好的导热性，增加所述散热机构26的散热效果。

进一步地，所述散热机构26上设置有滑座B35，所述滑座B35套设于所述双面齿条36的侧壁外。

通过设置所述滑座B35，实现所述双面齿条36和所述散热机构26滑动连接的目的，在本发明中，所述滑座B35可以对称设置在所述双面齿条36的两侧，平均所述双面齿条36受到的力矩，防止其和所述齿环32脱离啮合，由于所述滑座B35的限制，所述双面齿条36的移动方向和所述冷却通道的阵列的方向平行。

进一步地，所述出气通道与所述下盖体2一体成型。

一体成型的下盖体2与出气通道之间没有连接缝隙，使得二者之间的气密性更好，使得当所述碘盒3放入其中后，只需在所述上盖体1与所述下盖体2的交界处设置密封件，减少了装置的使用成本的同时，提高了采样的准确度。

进一步地，所述罩体21底部还设置有若干翼板22，所述翼板22与所述罩体21铰接，其与气溶胶和碘取样仪的接触面上设置有若干真空吸盘23。

当所述罩体21放置于气溶胶和碘取样仪上时，通过将所述翼板22上的真空吸盘23使之吸附于气溶胶和碘取样仪的表壁上使得所述罩体21能够被固定于气溶胶和碘取样仪之上，防止所述罩体21被风吹动，当不需要设置所述保护机构12时，将所述真空吸盘23从气溶胶和碘取样仪上取下即可拆卸，方便快捷。本发明中，所述翼板22围绕所述罩体21设置，通过多个翼板22增加固定效果。

进一步地，所述取样本体还包括压垫4，所述压垫4一侧与所述密封圈B24抵接，另一侧与所述碘盒3抵接。

所述压垫4对所述碘盒3起到定位作用，本发明中，通过合理设置所述密封圈A5、密封圈B24、压垫4的厚度，使得所述密封圈B24在压力作用下紧贴所述下盖体2时，所述压垫4在所述密封圈B24的作用下压紧所述碘盒3，使之被固定于所述上盖体1、下盖体2围成的空间中，防止其发生移动。在本发明中，所述密封圈A5、密封圈B24、压垫4皆采用苯基硅橡胶制成。苯基硅橡胶具有良好的耐辐射性能，并且具有良好的耐高低温性能，防止所述密封圈A5、密封圈B24、压垫4在辐射的作用下柔韧性降低，密封作用失效。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实说明书中实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种气溶胶和碘取样仪，包括壳体（11）、取样头（13）、抽气泵（42），其特征在于：还包括散热机构（26），所述散热机构（26）设置于所述壳体（11）上，所述散热机构（26）包括吸热板（38）、上水腔（28）、下水腔（31），所述吸热板（38）设置于所述壳体（11）内，所述吸热板（38）为中空结构，所述上水腔（28）与所述吸热板（38）内部通过进水通道（40）连通，所述进水通道（40）上设置有水泵（41），用于将冷却水泵（41）入所述吸热板（38），所述下水腔（31）与所述吸热板（38）的内部通过出水通道（39）连通，所述上水腔（28）与所述下水腔（31）之间通过若干冷却通道连通，所述上水腔（28）设置于所述下水腔（31）的上方，所述冷却通道按直线等间距阵列设置，所述冷却通道上设置有散热鳍，所述散热鳍包括散热板（29）、套管（30），所述散热板（29）与所述套管（30）连接，所述套管（30）套设于所述冷却通道侧壁外，并与所述冷却通道滑动配合，所述散热机构（26）为四个，分别设置于所述壳体（11）的四个侧面上；

还包括用于驱动所述散热机构（26）上的散热板（29）旋转的驱动机构，所述驱动机构包括双面齿条（36）、电机（34）、齿轮（33），所述套管（30）上套设有齿环（32），所述齿条与所述双面齿条（36）的一侧啮合，所述齿轮（33）与所述双面齿条（36）的另一侧啮合，所述电机（34）的输出端和所述齿轮（33）连接，用以驱动所述齿轮（33）旋转，所述双面齿条（36）和所述散热机构（26）滑动连接；

还包括控制模块（27）、风向传感器（37），所述控制模块（27）分别与所述风向传感器（37）、电机（34）、抽气泵（42）连接；

所述取样头（13）包括取样头本体，所述取样头本体包括上盖体（1）、下盖体（2）、碘盒（3）、滤纸（6），所述上盖体（1）与所述下盖体（2）通过螺纹连接，所述碘盒（3）、滤纸（6）设置于所述上盖体（1）、下盖体（2）围成的空间内，并且所述碘盒（3）设置于所述滤纸（6）的下方，所述滤纸（6）用于收集空气中的气溶胶，所述碘盒（3）用于收集空气中的气态碘；所述上盖体（1）、下盖体（2）围成的空间内还设置有密封圈A（5）、密封圈B（24），所述密封圈A（5）与所述上盖体（1）抵接，所述密封圈B（24）与所述下盖体（2）抵接，所述滤纸（6）夹设于所述密封圈A（5）、密封圈B（24）之间，所述密封圈A（5）、密封圈B（24）用于密封所述上盖体（1）、下盖体（2）的交界处；所述上盖体（1）上设置有进气通道，所述下盖体（2）还包括与其内部连通的出气通道、压差变送器（25），所述出气通道为文丘里管结构，所述文丘里管结构包括进口段（8）、喉部（9）、出口段（10），所述压差变送器（25）的一端与所述进口段（8）连通，另一端与所述喉部（9）连通。

2.根据权利要求1所述的一种气溶胶和碘取样仪，其特征在于：还包括保护机构（12），所述保护机构（12）包括罩体（21）、罩盖（20），所述罩体（21）为两端不密封的中空结构，其底部和气溶胶和碘取样仪的壳体（11）接触连接，所述罩盖（20）和所述罩体（21）的顶部连接，用于密封罩体（21）的顶部，所述取样头（13）设置于所述罩体（21）、罩盖（20）围成的空间内；

所述罩体（21）侧壁还设置有固定单元，所述固定单元包括支撑架（14）、撑杆（16）、转轴（17），所述支撑架（14）与所述罩体（21）连接，所述支撑架（14）上设置有套设于所述撑杆（16）侧壁外的滑座A（15），所述撑杆（16）沿所述滑座A（15）移动，所述转轴（17）与所述罩盖（20）连接，所述支撑架（14）上设置有弧面A（19），所述撑杆（16）上设置有弧面B（18），所述弧面A（19）、弧面B（18）同时与所述转轴（17）侧壁接触连接，所述转轴（17）被限位于所述弧面A（19）、弧面B（18）围成的空间内，所述固定单元以所述罩体（21）轴心线为中心等间距阵列设置。

3.根据权利要求2所述的一种气溶胶和碘取样仪，其特征在于：所述冷却通道、散热鳍、吸热板（38）皆采用金属铜制成。

4.根据权利要求3所述的一种气溶胶和碘取样仪，其特征在于：所述散热机构（26）上设置有滑座B（35），所述滑座B（35）套设于所述双面齿条（36）的侧壁外。

5.根据权利要求4所述的一种气溶胶和碘取样仪，其特征在于：所述出气通道与所述下盖体（2）一体成型。

6.根据权利要求5所述的一种气溶胶和碘取样仪，其特征在于：所述罩体（21）底部还设置有若干翼板（22），所述翼板（22）与所述罩体（21）铰接，其与气溶胶和碘取样仪的接触面上设置有若干真空吸盘（23）。

7.根据权利要求6所述的一种气溶胶和碘取样仪，其特征在于：所述取样本体还包括压垫（4），所述压垫（4）一侧与所述密封圈B（24）抵接，另一侧与所述碘盒（3）抵接。

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