一种用于涂硼中子探测器的涂硼内胆的快速涂硼装置及其工作方法
【专利摘要】本发明涉及核辐射探测领域，提供一种用于涂硼中子探测器的涂硼内胆的快速涂硼装置及其工作方法，该装置包括步进电机、联轴螺杆、端部压紧盘、正电极芯体、输出螺杆、石墨电刷；石墨电刷紧靠在涂硼内胆外壁，线接触导电，加载负电极，基座、轴承、输出螺杆、正电极芯体均为金属导体，串联一起导电，加载正电极，在加载的正负极电压作用下，涂硼溶液中的硼络合物会由正电极向负电极沉积析出，形成硼膜且厚度均匀。本发明装置结构简单，操作方便，密封可靠，可重复多次使用，节约制造成本，又提高涂硼装置推广性；涂硼装置能自如准确的控制涂硼厚度，一致性好；同时将机电一体有机结合，自动程序化控制，提升涂硼中子探测器生产效率。
【专利说明】
一种用于涂硼中子探测器的涂硼内胆的快速涂硼装置及其工 作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及核辐射探测领域，具体的说是一种用于涂硼中子探测器的涂硼内胆的 快速涂硼装置及其工作方法。
【背景技术】
[0002] 在核辐射探测领域，涂硼中子探测器是用于厂房核心区域的关键部件，使用量大， 应用广泛。而涂硼中子探测器在制造过程中，技术瓶颈在于探测灵敏体即涂硼内胆的制作， 传统涂硼技术存在着涂硼层涂层厚度无法控制，附着力差，周向轴向均匀不一，拆装密封繁 琐，报废率高等一系列问题。因而提高涂硼质量和效率对涂硼中子探测器的制造具有重大 意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是为了克服上述【背景技术】的不足之处，提供一种逻辑控制式快速 涂硼装置及其工作方法，解决涂硼中子探测器涂硼内胆在制造过程中的效率低下、质量不 稳定等问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于涂硼中子探测器的涂硼内 胆的快速涂硼装置，包括步进电机、联轴螺杆、端部压紧盘、正电极芯体、输出螺杆、石墨电 刷;所述步进电机的输出轴通过联轴螺杆与正电极芯体一端相连，正电极芯体另一端与输 出螺杆相连，涂硼内胆套设于正电极芯体外部且与正电极芯体同轴，涂硼内胆和正电极芯 体通过两端的端部压紧盘固定，内部形成用于注入涂硼溶液的密封腔体，所述石墨电刷紧 贴涂硼内胆外壁设置，涂硼内胆为金属件，石墨电刷加载负电极，输出螺杆、正电极芯体均 为金属导体，输出螺杆加载正电极，所述步进电机外接PLC控制箱。
[0005] 进一步的，涂硼装置包括一组对称布置的基座与轴承，所述步进电机通过固定短 螺钉固定在左侧基座上，联轴螺杆穿过装配于左侧基座上的轴承与步进电机的输出轴连 接，输出螺杆穿过装配于右侧基座上的轴承与右侧基座相连，右侧基座上设有接线夹，右侧 基座、右侧轴承、输出螺杆、正电极芯体均为金属导体，串联一起导电，接线夹加载正电极， 联轴螺杆为有机玻璃，与正电极芯体螺纹连接，保证与正电极芯体绝缘。
[0006] 进一步的，所述端部压紧盘为有机玻璃，透光性好，便于人工观测，其上设有内外 两圈定位槽，正电极芯体定位于内圈定位槽，涂硼内胆定位于外圈定位槽，端部压紧盘外侧 设有用于装配的压紧螺环;涂硼内胆两端套接定位锁紧环，定位锁紧环通过四组固定长螺 钉与端部压紧盘连接;所述端部压紧盘内圈定位槽设有凹锥面，与联轴螺杆、密封小圈、正 电极芯体组成内圈密封环，联轴螺杆穿过端部压紧盘中心孔，再套入密封小圈、连接正电极 芯体，利用端部压紧盘上凹锥面挤压密封小圈，密封成型。所述定位锁紧环内圈设有凹锥 面，与端部压紧盘、涂硼内胆、密封大圈组成外圈密封环。端部压紧盘装上涂硼内胆，涂硼内 胆装有密封大圈、定位锁紧环，利用定位锁紧环凹锥面挤压密封大圈，密封成型。
[0007] 进一步的，涂硼内胆内设有温度传感器，控制运行温度。
[0008] 进一步的，在正对端部压紧盘处设置有光电比色计。光电比色计透过端部压紧盘 测量溶液浓度。
[0009] 本发明还提供一种上述的用于涂硼中子探测器的涂硼内胆的快速涂硼装置的工 作方法，包括以下步骤： (1) PLC控制箱控制设于端部压紧盘处的光电比色计测量涂硼溶液浓度C0; (2) PLC控制箱控制步进电机转速，步进电机转速正常，涂硼溶液硼络合物充分悬浮混 合，转速5 r/min，运转时间3 min;步进电机转速不正常，涂硼溶液混合不均，反馈PLC，重新 给定转速； (3) 对涂硼溶液进行预热，预热时间2 min，直至溶液充分混合； (4) PLC控制箱控制直流电源，加载直流电压100 V，电流正常，硼络合物与涂硼内胆内 壁作用，形成硼膜，记录电解时间5min，电流不正常，电泳现象不明显或直接与基材发生作 用，反馈PLC，重新加载电压； (5) PLC控制箱控制设于涂硼内胆内的温度传感器，设定硼络合物在涂硼内胆内壁附着 的温度界限为Tmax，iT<Tmax，涂硼结束，测量此时涂硼溶液浓度C1，切断直流电源，当T多 Tmax，温度传感器报警，反馈PLC，重新加载电压； (6) 根据测量记录数据计算出涂硼厚度S=KX(C0-C1)，其中K=驟！为涂硼溶 液质量，d为涂硼内胆内径，P为硼化物密度。
[0010] 上述方案中，步进电机通过联轴螺杆带动涂硼装置绕正电极芯体旋转，使得涂硼 溶液周向运动；步进电机外接PLC控制箱，可自由调节转速和运行时间，操控范围大，档位 多，适用于不同的涂硼厚度和涂硼时间需求。
[0011]上述方案中，基座采用铝合金，便于加工成型，成本低，分布于装置两端，支撑整个 涂硼装置;基座为拱形结构，既减轻重量，又便于工具操作;基座中心孔装配有轴承，支撑联 轴螺杆及输出螺杆，减小旋转轴摩擦力;基座侧面分布固定孔，定位固定步进电机。
[0012] 上述方案中，正电极芯体与输出螺杆采用铝合金，利用基座装夹接线夹，加载正电 压;涂硼内胆采用金属件，利用石墨电刷与涂硼内胆外壁线接触，加载负电压;两者构成了 涂硼装置的正负电极。
[0013] 上述方案中，正电极芯体与涂硼内胆之间密封有涂硼溶液，涂硼溶液是经精密配 比的硼电解液，利用电泳原理，硼电解液中硼络合物带正电会向负极移动，在涂硼内胆内壁 会析出硼化物，形成硼膜。
[0014] 上述方案中，涂硼装置轴向水平，涂硼溶液均匀分布在密封腔体内，优于竖直放置 时在重力影响下涂硼溶液轴向浓度分层，硼络合物微粒轴向分布均匀，上下分层；同时步进 电机运转在一定转速，涂硼溶液的硼络合物微粒受旋转离心力和涂硼内胆内壁反作用力， 匀速碰撞接触，规律绕动，硼络合物微粒充分悬浮，周向混合均匀，使得涂硼溶液导电传递 性好，轴向周向分布一致，硼膜成型厚度均匀。
[0015] 本发明是基于涂硼中子探测器的快速涂硼装置，结构简单，操作方便，密封可靠， 可重复多次使用，节约制造成本，又提高涂硼装置推广性;涂硼装置能自如准确的控制涂硼 厚度，一致性好;涂硼装置将机电一体有机结合，自动程序化控制，提升涂硼中子探测器生 产效率。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明逻辑控制式快速涂硼装置的总体结构图。
[0017] 图2为本发明逻辑控制式快速涂硼装置的电气关系图。
[0018] 图3为本发明逻辑控制式快速涂硼装置的涂硼原理图。
[0019] 图4为本发明逻辑控制式快速涂硼装置的控制程序图。
[0020] 其中：1.步进电机，2.固定短螺钉，3.联轴螺杆，4.基座，5.轴承，6.压紧螺环，7.固 定长螺钉，8.端部压紧盘，9.定位锁紧环，10.密封大圈，11.涂硼内胆，12.石墨电刷，13.涂 硼溶液，14.正电极芯体，15.密封小圈，16.输出螺杆，17.接线夹。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。
[0022] 如图1所示，为本发明的总体结构的实施例。将联轴螺杆3套上密封小圈15,与正电 极芯体14螺纹联接一体，穿过端部压紧盘8的中心孔，通过与压紧螺环6旋合挤压端部压紧 盘8,形成轴向左端内圈密封，再将涂硼内胆11依次套上定位锁紧环9,密封大圈10,与端部 压紧盘8配合定位，并用固定长螺钉7挤压拧紧，形成轴向左端外圈密封。将正电极芯体14右 端装上输出螺杆16,旋转轴心至竖直方向，在空腔内倒入涂硼溶液13,涂硼内胆11先套上定 位锁紧环9,密封大圈10,正电极芯体14再套上密封小圈15,端部压紧盘8,压紧螺环6,由内 至外装配，形成轴向右端密封。旋转轴心至水平方向，轴向左端联轴螺杆3穿过装配在基座4 上的轴承5,与基座4上步进电机1连接一体，轴向右端输出螺杆16穿过装配在基座4上的轴 承5,连接一体。
[0023] 如图2所示，为本发明的电气关系图，石墨电刷12紧靠在涂硼内胆11外壁，线接触 导电，加载负电极，接线夹17装在右侧基座4上，右侧基座、轴承、输出螺杆16、正电极芯体14 均为金属导体，串联一起导电，加载正电极，在加载的正负极电压作用下，涂硼溶液13中的 硼络合物会由正电极向负电极沉积析出。
[0024] 如图3所示，为本发明的涂硼原理图，步进电机1带动整个装置旋转，涂硼溶液13内 硼络合物同时受旋转离心力和涂硼内胆11内壁的反作用力作用，充分悬浮混合均匀，加载 直流电源，形成带正电的硼络合物微粒，在电场作用下，其会向负电极涂硼内胆内壁运动， 在涂硼内胆11内壁沉积析出，形成硼膜且厚度均匀。
[0025] 如图4所示，为本发明的控制程序图，包括以下步骤： (1) PLC控制箱控制设于端部压紧盘处的光电比色计测量涂硼溶液浓度C0; (2) PLC控制箱控制步进电机转速，步进电机转速正常，涂硼溶液硼络合物充分悬浮混 合，转速5 r/min，运转时间3 min;步进电机转速不正常，涂硼溶液混合不均，反馈PLC，重新 给定转速； (3) 对涂硼溶液进行预热，预热时间2 min，直至溶液充分混合； (4) PLC控制箱控制直流电源，加载直流电压100 V，电流正常，硼络合物与涂硼内胆内 壁作用，形成硼膜，记录电解时间5min，电流不正常，电泳现象不明显或直接与基材发生作 用，反馈PLC，重新加载电压； (5) PLC控制箱控制设于涂硼内胆内的温度传感器，设定硼络合物在涂硼内胆内壁附着 的温度界限为Tmax，iT<Tmax，涂硼结束，测量此时涂硼溶液浓度Cl，切断直流电源，当T多 Tmax，温度传感器报警，反馈PLC，重新加载电压； (6)根据测量记录数据计算出涂硼厚度S=KX(C0-C1)，其中K=導· 为涂硼溶 液质量，d为涂硼内胆内径，P:为硼化物密度。
[0026]本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种用于涂棚中子探测器的涂棚内胆的快速涂棚装置，其特征是:包括步进电机、联 轴螺杆、端部压紧盘、正电极忍体、输出螺杆、石墨电刷;所述步进电机的输出轴通过联轴螺 杆与正电极忍体一端相连，正电极忍体另一端与输出螺杆相连，涂棚内胆套设于正电极忍 体外部且与正电极忍体同轴，涂棚内胆和正电极忍体通过两端的端部压紧盘固定，内部形 成用于注入涂棚溶液的密封腔体，所述石墨电刷紧贴涂棚内胆外壁设置，涂棚内胆为金属 件，石墨电刷加载负电极，输出螺杆、正电极忍体均为金属导体，输出螺杆加载正电极，所述 步进电机外接化C控制箱。2. 根据权利要求1所述的用于涂棚中子探测器的涂棚内胆的快速涂棚装置，其特征是： 包括一组对称布置的基座与轴承，所述步进电机通过固定短螺钉固定在左侧基座上，联轴 螺杆穿过装配于左侧基座上的轴承与步进电机的输出轴连接，输出螺杆穿过装配于右侧基 座上的轴承与右侧基座相连，右侧基座上设有接线夹，右侧基座、右侧轴承、输出螺杆、正电 极忍体均为金属导体，串联一起导电，接线夹加载正电极，联轴螺杆为有机玻璃，与正电极 忍体螺纹连接。3. 根据权利要求1所述的用于涂棚中子探测器的涂棚内胆的快速涂棚装置，其特征是： 所述端部压紧盘为有机玻璃，其上设有内外两圈定位槽，正电极忍体定位于内圈定位槽，涂 棚内胆定位于外圈定位槽，端部压紧盘外侧设有用于装配的压紧螺环;涂棚内胆两端套接 定位锁紧环，定位锁紧环通过四组固定长螺钉与端部压紧盘连接;所述端部压紧盘内圈定 位槽设有凹锥面，与联轴螺杆、密封小圈、正电极忍体组成内圈密封环，所述定位锁紧环内 圈设有凹锥面，与端部压紧盘、涂棚内胆、密封大圈组成外圈密封环。4. 根据权利要求1所述的用于涂棚中子探测器的涂棚内胆的快速涂棚装置，其特征是： 涂棚内胆内设有溫度传感器。5. -种如权利要求1所述的用于涂棚中子探测器的涂棚内胆的快速涂棚装置的工作方 法，其特征是该方法包括W下步骤： (1) PLC控制箱控制正对于端部压紧盘处设置的光电比色计测量涂棚溶液浓度C0; (2) PLC控制箱控制步进电机转速，步进电机转速正常，涂棚溶液棚络合物充分悬浮混 合;步进电机转速不正常，涂棚溶液混合不均，反馈化C，重新给定转速； (3) 对涂棚溶液进行预热，直至溶液充分混合； (4) PLC控制箱控制直流电源，加载直流电压，电流正常，棚络合物与涂棚内胆内壁作 用，形成棚膜；电流不正常，电泳现象不明显或直接与基材发生作用，反馈化C，重新加载电 压； 巧)PLC控制箱控制设于涂棚内胆内的溫度传感器，设定棚络合物在涂棚内胆内壁附着 的溫度界限为1'1113^，当1'<1'1113^，涂棚结束，测量此时涂棚溶液浓度C1，切断直流电源，当 Tmax，溫度传感器报警，反馈化C，重新加载电压； (6)根据测量记录数据计算出涂棚厚度5=KX(C0-C1)，其中Κ=魏淺死杂沒考i)，M为涂棚 溶液质量，d为涂棚内胆内径杂为棚化物密度。
【文档编号】G01T3/00GK106094007SQ201610641764
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月8日 公开号201610641764.8, CN 106094007 A, CN 106094007A, CN 201610641764, CN-A-106094007, CN106094007 A, CN106094007A, CN201610641764, CN201610641764.8
【发明人】王东芹, 王益元, 何莉, 徐江涛, 曾乐, 孙光智, 胡昌立, 林江景
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一九研究所