CN114102444A - 具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置及方法 - Google Patents

Abstract

具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置及方法，涉及核废金属放射性去污技术领域。具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，包括喷枪、砂尘分离器、砂尘收集器、钢珠清洗机、钢珠遣返器、干冰供给装置、高压空气气源和负压抽气设备；核废金属表面放射性去污方法，方法如下：将喷枪正对并抵住核废金属的表面，然后启动高压空气气源和负压抽气设备；使钢珠在喷枪、筛选仓、回收仓的内部之间循环流动。放射性去污专用钢珠的清洗方法，方法如下：将钢珠汇集至筛选仓内；将钢珠输送至钢珠清洗机内；清洗钢珠；将钢珠送入回收仓内。本发明用于核废金属表面放射性去污，解决了现有的喷丸处理设备无法满足核废金属放射性去污的要求的问题。

Description

具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置及方法

技术领域

本发明涉及核废金属放射性去污技术领域，特别是一种具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置及方法。

背景技术

喷丸处理是一种广泛采用的表面强化工艺，其通过丸粒轰击工件表面的方式植入残余压应力，以提升工件的疲劳强度，还具有表面消光、去除氧化皮、消除残余应力的效果。

喷丸处理可应用于核废金属的放射性去污，能有效剥离核废金属表面的污渍、锈迹和放射性物质层，达到放射性去污的效果。将核废金属的放射性相对较高的表层物质金属进行剥离，仅保留放射性相对较低的内芯内层金属，则有助于实现核废料的回收再利用，相当于减少了核废料的储存量，降低了核废料的储存管理成本，具有非常重大的现实意义。

然而，现有的喷丸设备无法满足核废金属放射性去污的要求，具体体现在以下几点：

1、喷丸处理剥离下来的灰尘会分散在一个开放性的环境中，再通过放置在开放性的环境中的除尘设备进行吸附过滤，当应用于核废金属的放射性去污时，如何将喷丸处理剥离下来的灰尘(灰尘中含有放射性核素)限制在一个相对封闭的环境中，使操作操作人员免受核辐射伤害是必须解决的问题；

2、喷丸处理所使用的钢珠是循环使用的，并非使用一次就丢弃，当喷丸处理应用于常规金属表面硬化处理时，可一直循环使用到钢珠破碎或破损再丢弃，循环次数通常可达10次以上。当喷丸处理应用于核废金属放射性去污时，钢珠仅循环1次就会沾染放射性核素，若继续使用将造成二次污染，如何针对被污染的钢珠进行放射性去污，以避免其使用过程中产生二次污染，是必须解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置及方法，它用于核废金属的放射性去污流程中，解决了现有的喷丸处理设备无法满足核废金属放射性去污的要求的问题。

本发明的技术方案是：具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，包括喷枪、砂尘分离器、砂尘收集器、钢珠清洗机、钢珠遣返器、干冰供给装置、高压空气气源和负压抽气设备；

喷枪内部设有汇合腔、钢珠射入通道和钢珠回收通道；钢珠射入通道的前端和钢珠回收通道的前端分别连通至汇合腔的后端，汇合腔的前端、钢珠射入通道的后端、钢珠回收通道的后端分别在喷枪上形成喷丸操作口、钢珠入口A、钢珠出口A；

砂尘分离器包括从上至下依次设置的筛选仓、回收仓和三通接头；筛选仓的上端两侧分别设有钢珠入口B和砂尘出口，筛选仓下端设有鼓风口A、钢珠下落口和钢珠出口B；钢珠入口B通过气路管道与喷枪的钢珠出口A连通；钢珠下落口上设有电控阀A；钢珠出口B上设有电控阀D；回收仓上端设有正对筛选仓的钢珠下落口A的敞口，回收仓下端设有钢珠出口C，回收仓侧壁上设有负压排气口和钢珠遣返口；三通接头上设有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口连接在回收仓的钢珠出口C上，第二端口通过气路管道与喷枪的钢珠入口A连通；

砂尘收集器包括集尘仓和安装在集尘仓内腔中的滤芯；滤芯将集尘仓内腔分隔为互不连通的上腔和下腔，集尘仓的外壁上设有连通至下腔的砂尘入口和连通至上腔的滤后出气口；砂尘入口通过气路管道与筛选仓的砂尘出口连通；

钢珠清洗机包括外筒体、内筒体、支架A、电动推杆X及电机；外筒体一端设有钢珠出口D、干冰入口、废气出口和钢珠入口D，另一端中心处和下边沿处分别设有机轴穿孔和排渣口，排渣口上设有电控阀B；外筒体在钢珠出口D上转动连接有盖板，转动盖板以打开或关闭钢珠出口D；外筒体的废气出口通过气路管道与集尘仓的砂尘入口连通；外筒体的钢珠入口D通过管道与筛选仓的钢珠出口B连接；内筒体一端设有敞口，另一端设有端板，其外圆面上设有镂空孔；内筒体可转动安装在外筒体内部，并与外筒体之间形成环形腔，内筒体的敞口正对并紧邻外筒体的钢珠出口D、干冰入口和废气出口；支架A下端安装在地面上，上端与外筒体的外壁铰接；电动推杆X下端铰接安装在地面上，上端与外筒体的外壁铰接，其用于驱动外筒体绕其铰接处做竖直平面的转动，进而使钢珠出口D朝向斜上方或朝向斜下方；当钢珠出口D朝向斜上方时，盖板与钢珠出口D贴合以关闭钢珠出口D，当钢珠出口D朝向斜下方时，盖板与钢珠出口D分离以打开钢珠出口D；电机固定安装在外筒体外部一侧端面上，其机轴通过机轴穿孔而伸入到外筒体内部，并与内筒体的端板固连，电机的机轴转动以驱动内筒体相对于外筒体做圆周转动；

钢珠遣返器包括遣返仓、支架B及电动推杆Y；遣返仓上端设有钢珠入口E，下端设有钢珠出口E，遣返仓的钢珠入口E位于外筒体的钢珠出口D的正下方；支架B下端固定安装在地面上，上端与遣返仓的外壁铰接；电动推杆Y下端铰接安装在地面上，上端与遣返仓的外壁铰接，其用于驱动遣返仓绕其铰接处做竖直平面的转动，进而使钢珠出口E朝向斜上方或斜下方；

干冰供给装置内部设有干冰存放腔，干冰供给装置外壁上设有连通至干冰存放腔的高压进气口、干冰投料口和干冰输出口；干冰输出口通过气路管道与钢珠清洗机的干冰入口连通；

高压空气气源用于输出压缩空气，高压空气气源分别通过气路管道与筛选仓的鼓风口A、三通接头的第三端口、干冰供给装置的高压进气口连通；

负压抽气设备用于提供负压，负压抽气设备分别通过气路管道与集尘仓的滤后出气口、回收仓的负压排气口连通。

本发明进一步的技术方案是：所有的气路管道上均设有阀门。

本发明再进一步的技术方案是：遣返仓的钢珠入口E上端连接有带有电控阀C的接料漏斗。

本发明更进一步的技术方案是：钢珠清洗机的钢珠出口D呈半圆形，并紧邻外筒体端面的下端边沿布置；相应的，盖板呈现出与钢珠出口D形状吻合的半圆形；相应的，干冰入口、废气出口和钢珠入口D均位于外筒体端面的上端。

本发明更进一步的技术方案是：钢珠清洗机位于筛选仓的下方。

本发明更进一步的技术方案是：高压空气气源为空气压缩机。

本发明更进一步的技术方案是：负压抽气设备为真空泵。

本发明的技术方案是：一种核废金属表面放射性去污方法，应用于上述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，方法如下：

操作人员遥控工业机械臂动作以抓持喷枪并控制喷枪移动，将喷枪的喷丸操作口正对并抵住核废金属的表面，然后启动高压空气气源和负压抽气设备；在高压空气气源和负压抽气设备的共同作用下，使钢珠在喷枪、筛选仓、回收仓的内部之间循环流动；

钢珠流经喷枪时，移动路径依次为钢珠射入通道、汇合腔、钢珠回收通道；钢珠进入汇合腔后，朝向喷丸操作口移动，并最终撞击到金属表面，一方面将金属表面的污渍、锈渍和放射性物质层剥离，另一方面立即反弹变向，并在负压作用下进入钢珠回收通道；

高压空气气源启动后，通过鼓风口A向筛选仓内自下而上的鼓风，将筛选仓内的杂质、灰尘和碎片吹至筛选仓上部区域；

高压空气气源启动后，通过三通接头和钢珠入口A向喷枪的钢珠射入通道中鼓风，使连接在三通接头上的钢珠出口C产生负压，在负压作用下，钢珠从回收仓的钢珠出口C排出，然后进入气路管道中，接着在风力推动下向喷枪的钢珠射入通道流动；

负压抽气设备启动后，使得集尘仓的上腔、集尘仓的下腔、筛选仓的上部区域、喷枪的钢珠回收通道中依次产生负压；在负压作用下，筛选仓上部区域的杂质、灰尘、碎片进入集尘仓的下腔，从而沉降在下腔底部或被滤芯收集；

上述方法中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

本发明的技术方案是：一种放射性去污专用钢珠的清洗方法，应用于上述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，清洗之前，具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置处于如下状态：

1、外筒体转动至钢珠出口D朝向斜上方；

2、筛选仓的钢珠下落口上的电控阀A关闭；

3、筛选仓的钢珠出口B上的电控阀D关闭；

4、钢珠清洗机的排渣口上的电控阀B关闭；

5、钢珠遣返器的接料漏斗上的电控阀C打开；

方法如下：

S01，将钢珠汇集至筛选仓内：

操作人员遥控工业机械臂动作以抓持喷枪并控制喷枪移动，将喷枪的喷丸操作口正对并抵住一个平面，使喷丸操作口封闭；然后启动高压空气气源和负压抽气设备，使钢珠顺着回收仓-喷枪-筛选仓的流动路径，全部汇集到筛选仓内，然后关闭高压空气气源和负压抽气设备；

本步骤中，负压抽气设备启动后，使得集尘仓的上腔、集尘仓的下腔、筛选仓的上部区域、喷枪的钢珠回收通道中依次产生负压；

本步骤中，高压空气气源启动后，通过三通接头和钢珠入口A向喷枪的钢珠射入通道中鼓风，使连接在三通接头上的钢珠出口C产生负压，在负压作用下，钢珠从回收仓的钢珠出口C排出，然后进入气路管道中，接着在风力推动下向喷枪的钢珠射入通道流动；

本步骤中，钢珠流经喷枪时，移动路径依次为钢珠射入通道、汇合腔、钢珠回收通道；钢珠进入汇合腔后，朝向喷丸操作口移动，并最终撞击到金属表面，当钢珠撞击到所述平面后，立即反弹变向，并在负压作用下进入钢珠回收通道；

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态；

S02，将钢珠输送至钢珠清洗机内：

打开筛选仓的钢珠出口B上的电控阀D，使筛选仓内的钢珠通过外筒体上的钢珠入口D进入内筒体的内腔中；

本步骤中，由于筛选仓位于钢珠清洗机上方，使钢珠能通过自身重力自然流动；

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态；

S03，清洗钢珠：

a、将干冰颗粒通过干冰投料口投入干冰供给装置的干冰存放腔中，然后同时执行以下三项操作：

1、启动电机，驱动内筒体相对于外筒体进行圆周转动，使位于内筒体内腔中的钢珠充分滚动，一方面使得钢珠的全部表面都有接触到干冰颗粒的机会，另一方面通过钢珠之间的相互碰撞作用剥离钢珠表面的小部分放射性核素，碰撞所产生的碎屑通过镂空孔进入环形腔中，并集聚在环形腔的最低处；

2、启动高压空气气源，使干冰存放腔中干冰颗粒依次通过干冰供给装置的干冰输出口、外筒体的干冰入口，进入内筒体的内腔中；干冰颗粒进入内筒体的内腔中后，直接冲击在钢珠表面上，通过升华作用剥离钢珠表面的大部分放射性核素；

3、启动负压抽气设备，使得集尘仓的上腔、集尘仓的下腔、内筒体的内腔中依次产生负压；在负压作用下，内筒体内腔中含有放射性核素的气体依次通过外筒体的废气出口、集尘仓的砂尘入口、集尘仓的下腔、滤芯、集尘仓的上腔、负压抽气设备，排出到外界；此过程中，气体流经滤芯时，放射性核素被滞留在滤芯中，确保最终排出到外界的气体为无污染的气体；

b、钢珠清洗完成后，关闭高压空气气源、负压抽气设备和电机，打开外筒体的排渣口上的电控阀B，使环形腔内的碎屑排出；

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态；

S04，将钢珠送入回收仓内：

a、电动推杆X动作，使外筒体绕其铰接处做竖直平面的转动，当外筒体转动至钢珠出口D朝向斜下方时，盖板随即在自重下发生转动，使内筒体内腔中的钢珠通过钢珠出口D排出；

b、钢珠排出后呈自由下落，通过钢珠入口E进入遣返仓内；

c、电动推杆Y启动，驱动遣返仓绕其铰接处做竖直平面的转动，当遣返仓转动至钢珠出口E朝向斜下方时，启动负压抽气设备，使回收仓和遣返仓内依次产生负压，在负压作用下，遣返仓内的钢珠依次通过遣返仓的钢珠出口E和回收仓的钢珠遣返口，进入回收仓中；

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

本发明进一步的技术方案是：S03步骤中，干冰颗粒呈圆柱形，其直径为2.8-3.2mm，长度为3-8mm。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、其用于核废金属表面放射性去污，解决了现有的喷丸处理设备无法满足核废金属放射性去污的要求的问题。具体是通过钢珠对核废金属的表面进行高速击打，从而剥离核废金属表面的污渍、锈迹和放射性物质层，起到放射性去污的效果。

2、钢珠在喷枪、筛选仓、回收仓内部之间循环流动，循环路径相对较短，钢珠的磨损也相对较小，使用寿命更长。

3、喷枪抵住工件表面即可进行去污操作，去污部位和去污时间可以由操作工人灵活把控，操作方式非常方便。

4、喷丸去污操作过程中产生的粉尘和碎屑能够立即收集到砂尘收集器中，不会泄露到外界，能较大程度上减少操作工人受到的辐射量。

5、可实现钢珠的自动清洗，通过清洗流程能充分去除钢珠表面沾染的放射性核素，延长了钢珠用于核废金属表面放射性去污时的循环使用次数。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为钢珠清洗机的结构示意图；

图3为钢珠遣返器的结构示意图；

图4为喷枪的结构示意图。

图例说明：喷枪1；汇合腔11；喷丸操作口111；钢珠射入通道12；钢珠入口A121；钢珠回收通道13；钢珠出口A131；筛选仓21；钢珠入口B211；砂尘出口212；鼓风口A213；钢珠下落口214；钢珠出口B215；回收仓22；钢珠出口C221；负压排气口222；钢珠遣返口223；三通接头23；第一端口231；第二端口232；第三端口233；集尘仓31；上腔311；下腔312；砂尘入口313；滤后出气口314；滤芯32；钢珠清洗机4；外筒体41；钢珠出口D411；干冰入口412；废气出口413；钢珠入口D414；排渣口415；盖板416；内筒体42；镂空孔421；支架A43；电动推杆X44；电机45；环形腔46；钢珠遣返器5；遣返仓51；钢珠入口E511；钢珠出口E512；接料漏斗513；支架B52；电动推杆Y53；高压进气口61；干冰投料口62；干冰输出口63；高压空气气源7；负压抽气设备8。

具体实施方式

实施例1：

如图1-4所示，具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，包括喷枪1、砂尘分离器、砂尘收集器、钢珠清洗机4、钢珠遣返器5、干冰供给装置、高压空气气源7和负压抽气设备8。

喷枪1内部设有汇合腔11、钢珠射入通道12和钢珠回收通道13。钢珠射入通道12的前端和钢珠回收通道13的前端分别连通至汇合腔11的后端，汇合腔11的前端、钢珠射入通道12的后端、钢珠回收通道13的后端分别在喷枪1上形成喷丸操作口111、钢珠入口A121、钢珠出口A131。

砂尘分离器包括从上至下依次设置的筛选仓21、回收仓22和三通接头23。筛选仓21的上端两侧分别设有钢珠入口B211和砂尘出口212，筛选仓21下端设有鼓风口A213、钢珠下落口214和钢珠出口B215。钢珠入口B211通过气路管道与喷枪1的钢珠出口A131连通。钢珠下落口214上设有电控阀A。钢珠出口B215上设有电控阀D。回收仓22上端设有正对筛选仓21的钢珠下落口214的敞口，回收仓22下端设有钢珠出口C221，回收仓22侧壁上设有负压排气口222和钢珠遣返口223。三通接头23上设有第一端口231、第二端口232和第三端口233，第一端口231连接在回收仓22的钢珠出口C221上，第二端口232通过气路管道与喷枪1的钢珠入口A121连通。

砂尘收集器包括集尘仓31和安装在集尘仓31内腔中的滤芯32。滤芯32将集尘仓31内腔分隔为互不连通的上腔311和下腔312，集尘仓31的外壁上设有连通至下腔312的砂尘入口313和连通至上腔311的滤后出气口314。砂尘入口313通过气路管道与筛选仓21的砂尘出口212连通。

钢珠清洗机4包括外筒体41、内筒体42、支架A43、电动推杆X44及电机45。外筒体41一端设有钢珠出口D411、干冰入口412、废气出口413和钢珠入口D414，另一端中心处和下边沿处分别设有机轴穿孔和排渣口415，排渣口415上设有电控阀B。外筒体41在钢珠出口D411上转动连接有盖板416，转动盖板416以打开或关闭钢珠出口D411。外筒体41的废气出口413通过气路管道与集尘仓31的砂尘入口313连通。外筒体41的钢珠入口D414通过管道与筛选仓21的钢珠出口B215连接。内筒体42一端设有敞口，另一端设有端板，其外圆面上设有镂空孔421，镂空孔421为条形孔，可供尺寸小于钢珠的灰尘和碎片通过。内筒体42可转动安装在外筒体41内部(通过轴承)，并与外筒体41之间形成环形腔46，内筒体42的敞口正对并紧邻外筒体41的钢珠出口D411、干冰入口412和废气出口413。支架A43下端安装在地面上，上端与外筒体41的外壁铰接。电动推杆X44下端铰接安装在地面上，上端与外筒体41的外壁铰接，其用于驱动外筒体41绕其铰接处做竖直平面的转动，进而使钢珠出口D411朝向斜上方或朝向斜下方。当钢珠出口D411朝向斜上方时，盖板416与钢珠出口D411贴合以关闭钢珠出口D411，当钢珠出口D411朝向斜下方时，盖板416与钢珠出口D411分离以打开钢珠出口D411。电机45固定安装在外筒体41外部一侧端面上，其机轴通过机轴穿孔而伸入到外筒体41内部，并与内筒体42的端板固连，电机45的机轴转动以驱动内筒体42相对于外筒体41做圆周转动。

钢珠遣返器5包括遣返仓51、支架B52及电动推杆Y53。遣返仓51上端设有钢珠入口E511，下端设有钢珠出口E512，遣返仓51的钢珠入口E511位于外筒体41的钢珠出口D411的正下方。支架B52下端固定安装在地面上，上端与遣返仓51的外壁铰接。电动推杆Y53下端铰接安装在地面上，上端与遣返仓51的外壁铰接，其用于驱动遣返仓51绕其铰接处做竖直平面的转动，进而使钢珠出口E512朝向斜上方或斜下方。当钢珠出口E512朝向斜上方时，钢珠遣返器5可接收从钢珠清洗机4排出的钢珠，当钢珠出口E512朝向斜下方时，钢珠遣返器5可输送钢珠至回收仓22。

干冰供给装置内部设有干冰存放腔，干冰供给装置外壁上设有连通至干冰存放腔的高压进气口61、干冰投料口62和干冰输出口63。干冰输出口63通过气路管道与钢珠清洗机4的干冰入口412连通。

高压空气气源7用于输出压缩空气，高压空气气源7分别通过气路管道与筛选仓21的鼓风口A213、三通接头23的第三端口233、干冰供给装置的高压进气口61连通。

负压抽气设备8用于提供负压，负压抽气设备8分别通过气路管道与集尘仓31的滤后出气口314、回收仓22的负压排气口222连通。

优选，所有的气路管道上均设有阀门(图中未示出)。

优选，遣返仓51的钢珠入口E511上端连接有带有电控阀C的接料漏斗513。

优选，钢珠清洗机4的钢珠出口D411呈半圆形，并紧邻外筒体41端面的下端边沿布置；相应的，盖板416呈现出与钢珠出口D411形状吻合的半圆形；相应的，干冰入口412、废气出口413和钢珠入口D414均位于外筒体41端面的上端。

优选，高压空气气源7为空气压缩机。

优选，负压抽气设备8为真空泵。

简述本发明的使用：

一种核废金属表面放射性去污方法，应用于上述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，方法如下：

操作人员遥控工业机械臂动作以抓持喷枪1并控制喷枪1移动，将喷枪1的喷丸操作口111正对并抵住核废金属的表面，然后启动高压空气气源7和负压抽气设备8。在高压空气气源7和负压抽气设备8的共同作用下，使钢珠在喷枪11、筛选仓21、回收仓22的内部之间循环流动。

钢珠流经喷枪1时，移动路径依次为钢珠射入通道12、汇合腔11、钢珠回收通道13。钢珠进入汇合腔11后，朝向喷丸操作口111移动，并最终撞击到金属表面，一方面将金属表面的污渍、锈渍和放射性物质层剥离，另一方面立即反弹变向，并在负压作用下进入钢珠回收通道13。

高压空气气源7启动后，通过鼓风口A213向筛选仓21内自下而上的鼓风，将筛选仓21内的杂质、灰尘和碎片吹至筛选仓21上部区域。

高压空气气源8启动后，通过三通接头23和钢珠入口A121向喷枪1的钢珠射入通道12中鼓风，使连接在三通接头23上的钢珠出口C221产生负压，在负压作用下，钢珠从回收仓22的钢珠出口C221排出，然后进入气路管道中，接着在风力推动下向喷枪1的钢珠射入通道12流动。

负压抽气设备9启动后，使得集尘仓31的上腔311、集尘仓31的下腔312、筛选仓21的上部区域、喷枪1的钢珠回收通道13中依次产生负压。在负压作用下，筛选仓21上部区域的杂质、灰尘、碎片进入集尘仓31的下腔312，从而沉降在下腔312底部或被滤芯32收集。

上述方法中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

一种放射性去污专用钢珠的清洗方法，应用于上述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，清洗之前，具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置处于如下状态：

1、外筒体41转动至钢珠出口D411朝向斜上方；

2、筛选仓21的钢珠下落口214上的电控阀A关闭；

3、筛选仓21的钢珠出口B215上的电控阀D关闭；

4、钢珠清洗机4的排渣口415上的电控阀B关闭；

5、钢珠遣返器5的接料漏斗513上的电控阀C打开。

方法如下：

S01，将钢珠汇集至筛选仓内：

操作人员遥控工业机械臂动作以抓持喷枪1并控制喷枪1移动，将喷枪1的喷丸操作口111正对并抵住一个平面，使喷丸操作口111封闭；然后启动高压空气气源7和负压抽气设备8，使钢珠顺着回收仓22-喷枪1-筛选仓21的流动路径，全部汇集到筛选仓21内，然后关闭高压空气气源7和负压抽气设备8。

本步骤中，负压抽气设备8启动后，使得集尘仓31的上腔311、集尘仓31的下腔312、筛选仓21的上部区域、喷枪1的钢珠回收通道13中依次产生负压。

本步骤中，高压空气气源8启动后，通过三通接头23和钢珠入口A121向喷枪1的钢珠射入通道12中鼓风，使连接在三通接头23上的钢珠出口C221产生负压，在负压作用下，钢珠从回收仓22的钢珠出口C221排出，然后进入气路管道中，接着在风力推动下向喷枪1的钢珠射入通道12流动。

本步骤中，钢珠流经喷枪1时，移动路径依次为钢珠射入通道12、汇合腔11、钢珠回收通道13。钢珠进入汇合腔11后，朝向喷丸操作口111移动，并最终撞击到金属表面，当钢珠撞击到所述平面后，立即反弹变向，并在负压作用下进入钢珠回收通道13。

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

S02，将钢珠输送至钢珠清洗机内：

打开筛选仓21的钢珠出口B215上的电控阀D，使筛选仓21内的钢珠通过外筒体41上的钢珠入口D414进入内筒体42的内腔中。

本步骤中，由于筛选仓21位于钢珠清洗机4上方，使钢珠能通过自身重力自然流动。

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

S03，清洗钢珠：

a、将干冰颗粒通过干冰投料口62投入干冰供给装置6的干冰存放腔中，然后同时执行以下三项操作：

1、启动电机45，驱动内筒体42相对于外筒体41进行圆周转动，使位于内筒体42内腔中的钢珠充分滚动，一方面使得钢珠的全部表面都有接触到干冰颗粒的机会，另一方面通过钢珠之间的相互碰撞作用剥离钢珠表面的小部分放射性核素，碰撞所产生的碎屑通过镂空孔421进入环形腔46中，并集聚在环形腔46的最低处；

2、启动高压空气气源7，使干冰存放腔中干冰颗粒依次通过干冰供给装置的干冰输出口63、外筒体41的干冰入口412，进入内筒体42的内腔中；干冰颗粒进入内筒体42的内腔中后，直接冲击在钢珠表面上，通过升华作用剥离钢珠表面的大部分放射性核素；

3、启动负压抽气设备8，使得集尘仓31的上腔311、集尘仓31的下腔312、内筒体42的内腔中依次产生负压；在负压作用下，内筒体42内腔中含有放射性核素的气体依次通过外筒体41的废气出口413、集尘仓31的砂尘入口313、集尘仓31的下腔312、滤芯32、集尘仓31的上腔311、负压抽气设备8，排出到外界。此过程中，气体流经滤芯32时，放射性核素被滞留在滤芯32中，确保最终排出到外界的气体为无污染的气体；

b、钢珠清洗完成后，关闭高压空气气源7、负压抽气设备8和电机45，打开外筒体41的排渣口415上的电控阀B，使环形腔46内的碎屑排出。

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

本步骤中，干冰颗粒呈圆柱形，其直径为3mm，长度为5.5mm。

S04，将钢珠送入回收仓内：

a、电动推杆X44动作，使外筒体41绕其铰接处做竖直平面的转动，当外筒体41转动至钢珠出口D414朝向斜下方时，盖板416随即在自重下发生转动，使内筒体42内腔中的钢珠通过钢珠出口D414排出；

b、钢珠排出后呈自由下落，通过钢珠入口E511进入遣返仓51内；

c、电动推杆Y53启动，驱动遣返仓51绕其铰接处做竖直平面的转动，当遣返仓51转动至钢珠出口E512朝向斜下方时，启动负压抽气设备8，使回收仓22和遣返仓51内依次产生负压，在负压作用下，遣返仓51内的钢珠依次通过遣返仓51的钢珠出口E512和回收仓22的钢珠遣返口223，进入回收仓22中。

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

本发明选用干冰作为去污介质的相关说明：干冰清洗与其他工艺相比，最明显的优势是清洗介质(干冰)直接升华不需要复杂的后处理，因此产生的二次废物量极少。干冰喷射去污原理由加压干燥空气供应的固体二氧化碳颗粒在收缩-扩张喷嘴中加速至超音速，冲击待清洁表面，污染物在冲击效应、热效应、升华效应和气体阻力的复合作用下被粉碎，并随着气流一起被去除。

Claims (11)

1.具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是：包括喷枪、砂尘分离器、砂尘收集器、钢珠清洗机、钢珠遣返器、干冰供给装置、高压空气气源和负压抽气设备；

喷枪内部设有汇合腔、钢珠射入通道和钢珠回收通道；钢珠射入通道的前端和钢珠回收通道的前端分别连通至汇合腔的后端，汇合腔的前端、钢珠射入通道的后端、钢珠回收通道的后端分别在喷枪上形成喷丸操作口、钢珠入口A、钢珠出口A；

砂尘分离器包括从上至下依次设置的筛选仓、回收仓和三通接头；筛选仓的上端两侧分别设有钢珠入口B和砂尘出口，筛选仓下端设有鼓风口A、钢珠下落口和钢珠出口B；钢珠入口B通过气路管道与喷枪的钢珠出口A连通；钢珠下落口上设有电控阀A；钢珠出口B上设有电控阀D；回收仓上端设有正对筛选仓的钢珠下落口A的敞口，回收仓下端设有钢珠出口C，回收仓侧壁上设有负压排气口和钢珠遣返口；三通接头上设有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口连接在回收仓的钢珠出口C上，第二端口通过气路管道与喷枪的钢珠入口A连通；

砂尘收集器包括集尘仓和安装在集尘仓内腔中的滤芯；滤芯将集尘仓内腔分隔为互不连通的上腔和下腔，集尘仓的外壁上设有连通至下腔的砂尘入口和连通至上腔的滤后出气口；砂尘入口通过气路管道与筛选仓的砂尘出口连通；

钢珠清洗机包括外筒体、内筒体、支架A、电动推杆X及电机；外筒体一端设有钢珠出口D、干冰入口、废气出口和钢珠入口D，另一端中心处和下边沿处分别设有机轴穿孔和排渣口，排渣口上设有电控阀B；外筒体在钢珠出口D上转动连接有盖板，转动盖板以打开或关闭钢珠出口D；外筒体的废气出口通过气路管道与集尘仓的砂尘入口连通；外筒体的钢珠入口D通过管道与筛选仓的钢珠出口B连接；内筒体一端设有敞口，另一端设有端板，其外圆面上设有镂空孔；内筒体可转动安装在外筒体内部，并与外筒体之间形成环形腔，内筒体的敞口正对并紧邻外筒体的钢珠出口D、干冰入口和废气出口；支架A下端安装在地面上，上端与外筒体的外壁铰接；电动推杆X下端铰接安装在地面上，上端与外筒体的外壁铰接，其用于驱动外筒体绕其铰接处做竖直平面的转动，进而使钢珠出口D朝向斜上方或朝向斜下方；当钢珠出口D朝向斜上方时，盖板与钢珠出口D贴合以关闭钢珠出口D，当钢珠出口D朝向斜下方时，盖板与钢珠出口D分离以打开钢珠出口D；电机固定安装在外筒体外部一侧端面上，其机轴通过机轴穿孔而伸入到外筒体内部，并与内筒体的端板固连，电机的机轴转动以驱动内筒体相对于外筒体做圆周转动；

钢珠遣返器包括遣返仓、支架B及电动推杆Y；遣返仓上端设有钢珠入口E，下端设有钢珠出口E，遣返仓的钢珠入口E位于外筒体的钢珠出口D的正下方；支架B下端固定安装在地面上，上端与遣返仓的外壁铰接；电动推杆Y下端铰接安装在地面上，上端与遣返仓的外壁铰接，其用于驱动遣返仓绕其铰接处做竖直平面的转动，进而使钢珠出口E朝向斜上方或斜下方；

干冰供给装置内部设有干冰存放腔，干冰供给装置外壁上设有连通至干冰存放腔的高压进气口、干冰投料口和干冰输出口；干冰输出口通过气路管道与钢珠清洗机的干冰入口连通；

高压空气气源用于输出压缩空气，高压空气气源分别通过气路管道与筛选仓的鼓风口A、三通接头的第三端口、干冰供给装置的高压进气口连通；

负压抽气设备用于提供负压，负压抽气设备分别通过气路管道与集尘仓的滤后出气口、回收仓的负压排气口连通。

2.如权利要求1所述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是：所有的气路管道上均设有阀门。

3.如权利要求2所述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是：遣返仓的钢珠入口E上端连接有带有电控阀C的接料漏斗。

4.如权利要求3所述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是：钢珠清洗机的钢珠出口D呈半圆形，并紧邻外筒体端面的下端边沿布置；相应的，盖板呈现出与钢珠出口D形状吻合的半圆形；相应的，干冰入口、废气出口和钢珠入口D均位于外筒体端面的上端。

5.如权利要求4所述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是：钢珠清洗机位于筛选仓的下方。

6.如权利要求5所述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是：高压空气气源为空气压缩机。

7.如权利要求6所述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是：负压抽气设备为真空泵。

8.核废金属表面放射性去污方法，应用于权利要求3-7中任一项所述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是，方法如下：操作人员遥控工业机械臂动作以抓持喷枪并控制喷枪移动，将喷枪的喷丸操作口正对并抵住核废金属的表面，然后启动高压空气气源和负压抽气设备；在高压空气气源和负压抽气设备的共同作用下，使钢珠在喷枪、筛选仓、回收仓的内部之间循环流动；

钢珠流经喷枪时，移动路径依次为钢珠射入通道、汇合腔、钢珠回收通道；钢珠进入汇合腔后，朝向喷丸操作口移动，并最终撞击到金属表面，一方面将金属表面的污渍、锈渍和放射性物质层剥离，另一方面立即反弹变向，并在负压作用下进入钢珠回收通道；

高压空气气源启动后，通过鼓风口A向筛选仓内自下而上的鼓风，将筛选仓内的杂质、灰尘和碎片吹至筛选仓上部区域；

高压空气气源启动后，通过三通接头和钢珠入口A向喷枪的钢珠射入通道中鼓风，使连接在三通接头上的钢珠出口C产生负压，在负压作用下，钢珠从回收仓的钢珠出口C排出，然后进入气路管道中，接着在风力推动下向喷枪的钢珠射入通道流动；

负压抽气设备启动后，使得集尘仓的上腔、集尘仓的下腔、筛选仓的上部区域、喷枪的钢珠回收通道中依次产生负压；在负压作用下，筛选仓上部区域的杂质、灰尘、碎片进入集尘仓的下腔，从而沉降在下腔底部或被滤芯收集；

上述方法中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

9.放射性去污专用钢珠的清洗方法，应用于权利要求3-7中任一项所述的具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置，其特征是，清洗之前，具有钢珠放射性自清洗功能的喷丸装置处于如下状态：

1、外筒体转动至钢珠出口D朝向斜上方；

2、筛选仓的钢珠下落口上的电控阀A关闭；

3、筛选仓的钢珠出口B上的电控阀D关闭；

4、钢珠清洗机的排渣口上的电控阀B关闭；

5、钢珠遣返器的接料漏斗上的电控阀C打开；

方法如下：

S01，将钢珠汇集至筛选仓内：

操作人员遥控工业机械臂动作以抓持喷枪并控制喷枪移动，将喷枪的喷丸操作口正对并抵住一个平面，使喷丸操作口封闭；然后启动高压空气气源和负压抽气设备，使钢珠顺着回收仓-喷枪-筛选仓的流动路径，全部汇集到筛选仓内，然后关闭高压空气气源和负压抽气设备；

本步骤中，负压抽气设备启动后，使得集尘仓的上腔、集尘仓的下腔、筛选仓的上部区域、喷枪的钢珠回收通道中依次产生负压；

本步骤中，高压空气气源启动后，通过三通接头和钢珠入口A向喷枪的钢珠射入通道中鼓风，使连接在三通接头上的钢珠出口C产生负压，在负压作用下，钢珠从回收仓的钢珠出口C排出，然后进入气路管道中，接着在风力推动下向喷枪的钢珠射入通道流动；

本步骤中，钢珠流经喷枪时，移动路径依次为钢珠射入通道、汇合腔、钢珠回收通道；钢珠进入汇合腔后，朝向喷丸操作口移动，并最终撞击到金属表面，当钢珠撞击到所述平面后，立即反弹变向，并在负压作用下进入钢珠回收通道；

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态；

S02，将钢珠输送至钢珠清洗机内：

打开筛选仓的钢珠出口B上的电控阀D，使筛选仓内的钢珠通过外筒体上的钢珠入口D进入内筒体的内腔中；

本步骤中，由于筛选仓位于钢珠清洗机上方，使钢珠能通过自身重力自然流动；

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态；

S03，清洗钢珠：

a、将干冰颗粒通过干冰投料口投入干冰供给装置的干冰存放腔中，然后同时执行以下三项操作：

1、启动电机，驱动内筒体相对于外筒体进行圆周转动，使位于内筒体内腔中的钢珠充分滚动，一方面使得钢珠的全部表面都有接触到干冰颗粒的机会，另一方面通过钢珠之间的相互碰撞作用剥离钢珠表面的小部分放射性核素，碰撞所产生的碎屑通过镂空孔进入环形腔中，并集聚在环形腔的最低处；

2、启动高压空气气源，使干冰存放腔中干冰颗粒依次通过干冰供给装置的干冰输出口、外筒体的干冰入口，进入内筒体的内腔中；干冰颗粒进入内筒体的内腔中后，直接冲击在钢珠表面上，通过升华作用剥离钢珠表面的大部分放射性核素；

3、启动负压抽气设备，使得集尘仓的上腔、集尘仓的下腔、内筒体的内腔中依次产生负压；在负压作用下，内筒体内腔中含有放射性核素的气体依次通过外筒体的废气出口、集尘仓的砂尘入口、集尘仓的下腔、滤芯、集尘仓的上腔、负压抽气设备，排出到外界；此过程中，气体流经滤芯时，放射性核素被滞留在滤芯中，确保最终排出到外界的气体为无污染的气体；

b、钢珠清洗完成后，关闭高压空气气源、负压抽气设备和电机，打开外筒体的排渣口上的电控阀B，使环形腔内的碎屑排出；

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态；

S04，将钢珠送入回收仓内：

a、电动推杆X动作，使外筒体绕其铰接处做竖直平面的转动，当外筒体转动至钢珠出口D朝向斜下方时，盖板随即在自重下发生转动，使内筒体内腔中的钢珠通过钢珠出口D排出；

b、钢珠排出后呈自由下落，通过钢珠入口E进入遣返仓内；

c、电动推杆Y启动，驱动遣返仓绕其铰接处做竖直平面的转动，当遣返仓转动至钢珠出口E朝向斜下方时，启动负压抽气设备，使回收仓和遣返仓内依次产生负压，在负压作用下，遣返仓内的钢珠依次通过遣返仓的钢珠出口E和回收仓的钢珠遣返口，进入回收仓中；

本步骤中，未涉及的气路管道上的阀门处于关闭状态，涉及到的气路管道上的阀门处于打开状态。

10.如权利要求9所述的放射性去污专用钢珠的清洗方法，其特征是：S03步骤中，干冰颗粒呈圆柱形，其直径为2.8-3.2mm，长度为3-8mm。

11.如权利要求10所述的放射性去污专用钢珠的清洗方法，其特征是：S03步骤中，干冰颗粒呈圆柱形，其直径为3mm，长度为5.5mm。

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