一种用于过滤器的取样装置的制作方法

本发明属于放射性废物处置领域，具体涉及一种用于过滤器的取样装置。

背景技术：

1、为了保证核电站的正常运行，必须对反应堆冷却水进行过滤处理。核电站产生的其它放射性废水中如中放废水、地表冲洗水和洗衣废水等，由于其悬浮物中吸附或夹带大量放射性核素，通过过滤可以降低废水的放射性比活度，同时也可为后续处理工序如蒸发、离子交换等进行预处理，因此核电站安装有大量放射性废液过滤器。

2、随着核电站数十年运行，放射性过滤器的过滤能力下降，需要定期更换。为了了解放射性废水中的核素，需要对更换下来的废液过滤器进行取样分析。废液过滤器通常由不锈钢框架、环氧树脂粘结的纤维素丝滤纸和密封圈组成。

3、目前，核电站一般采用电钻对过滤器外壳进行钻孔，然后用老虎钳撕扯一块滤纸作为检测分析样品。但是，过滤器的放射性剂量率高，人工钻孔取样易导致人员受照剂量高，影响工作人员的身体健康。而且，人工钻孔取样导致样品的尺寸不一致，而且无法保证测量精度，从而影响后续对核素的检测结果。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于过滤器的取样装置，能够取代传统的人工钻孔取样，减少人员受照剂量；加快取样速度，提高工作效率，并可实现精准取样。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

3、一种用于过滤器的取样装置，包括取样机构和存储机构，所述取样机构与存储机构可拆卸地连接，所述取样机构包括钻头组件、伸缩组件以及与所述钻头组件滑动连接的固定座，所述钻头组件沿所述固定座的长度方向移动以靠近或远离所述过滤器，所述钻头组件在所述固定座上的移动方向垂直于所述过滤器的高度方向；所述伸缩组件与所述钻头组件转动连接，所述钻头组件包括钻头，所述伸缩组件用于调节所述钻头与水平面的夹角；所述存储机构用于放置所述过滤器。

4、通过设置存储机构和取样机构，使得取样机构中的钻头能够自动向靠近存储机构中的过滤器的方向移动并实现对过滤器的自动钻孔，钻头能够穿透过滤器的侧壁并将钻下的样品带出后收集起来，即可进行后续的核素检测。无需人工对过滤器进行钻孔取样，有利于减少人员受照剂量，同时加快了取样速度，提高工作效率；并且相比于人工钻孔取样，该装置还可实现精准取样，有利于提升核素检测结果的精确度。

5、根据本发明的一些优选实施方面，所述钻头组件包括第一电机、第一固定板和第二固定板，所述钻头与所述过滤器相向设置，所述第一电机与所述钻头的转轴连接，所述第一电机与所述第一固定板固定连接，所述第二固定板与所述第一固定板垂直连接；所述伸缩组件包括伸缩杆和第二电机，所述伸缩杆的一端与所述第二固定板的一端连接，所述伸缩杆的另一端与所述第二电机连接。第一电机用于驱动钻头转动以对过滤器进行取样，第二电机用于驱动伸缩杆伸缩以带动第二固定板转动，从而带动第一固定板转动，使得固定在第一固定板上的钻头和第一电机也发生转动，以调整钻头与水平面之间的夹角。

6、根据本发明的一些优选实施方面，所述钻头组件还包括第三固定板、第四固定板、第五固定板、第一滑块及第一滑轨，所述第二固定板与所述第三固定板转动连接，所述第四固定板与所述第三固定板的上端固定连接，所述第三固定板远离所述第二固定板的一侧与所述第一滑块固定连接，所述第一滑块与所述第一滑轨滑动连接，所述第二电机远离所述伸缩杆的一端与所述第四固定板固定连接；所述第五固定板与所述第三固定板平行设置，所述第一滑轨与所述第五固定板固定连接，所述第五固定板远离所述第一滑轨的一侧通过第二滑块与所述固定座滑动连接。钻头组件整体通过第五固定板及第二滑块与固定座滑动连接，从而实现钻头组件整体能够在驱动作用下沿固定座的长度方向移动，使得钻头逐渐靠近过滤器以实现钻孔取样，当完成取样后，钻头组件整体可以沿固定座的长度方向移动以逐渐远离过滤器。

7、根据本发明的一些优选实施方面，所述取样机构还包括升降组件，所述升降组件包括把手、丝杆、连接板、固定块和两个安装座，所述把手与所述丝杆的顶端转动连接，两个所述安装座分别与所述第五固定板的顶部和底部固定连接，所述丝杆的上端部及下端部分别与所述安装座固定连接；所述连接板与所述第三固定板及固定块均固定连接，所述固定块的内部开设有贯穿其高度方向的通槽，所述丝杆贯穿所述通槽且与所述固定块连接。本发明的一些实施例中，在固定块的通槽的内壁上开设有螺纹，使得固定块与丝杆螺纹连接。丝杆的上端部和下端部分别通过安装座固定，当利用把手转动丝杆时，由于丝杆与固定块之间的螺纹连接，使得固定块会相对于丝杆沿竖直方向向上或向下移动，从而带动连接板移动，进一步带动第三固定板通过第一滑块沿第一滑轨上下移动，最终使得钻头也会在竖直方向产生向上或向下的移动，有利于调整钻头的位置，使得钻孔前，钻头能够对准过滤器上的待钻孔部位。此外，由于固定槽与丝杆之间是螺纹连接，也能够进一步实现固定块的锁紧操作，从而保证钻头工作时的稳定性。

8、根据本发明的一些优选实施方面，所述伸缩杆包括第一状态和第二状态，所述第二电机用于驱动所述伸缩杆伸缩使所述伸缩杆由所述第一状态向第二状态转换或由所述第二状态向第一状态转换；所述伸缩杆处于所述第一状态时，所述钻头与水平面的夹角为0°；所述伸缩杆处于所述第二状态时，所述钻头向下倾斜设置，所述钻头与水平面的夹角大于0°且小于或等于90°。本发明的一些实施例中，伸缩杆处于第一状态时，伸缩杆的长度最长，此时钻头处于水平状态，即钻头与水平面的夹角为0°，便于钻头对过滤器进行钻孔取样；伸缩杆处于第二状态时，伸缩杆的长度最短，此时，伸缩杆收缩带动第二固定板远离第一电机的一端向上倾斜，使得钻头向下也倾斜设置，并且钻头与水平面的夹角大于0°且小于或等于90°，优选地，钻头与水平面的夹角为45°，保证钻头内的样品能够向下掉落，便于样品的收集。

9、根据本发明的一些优选实施方面，所述第一滑轨与丝杆平行设置，且所述第一滑轨与丝杆均垂直于所述固定座的长度方向。本发明的一些实施例中，钻头组件整体通过第五固定板及第二滑块能够沿固定座的长度方向水平移动，通过升降组件、第三固定板及第一滑块使得钻头组件能够沿第一滑轨在竖直方向上移动。

10、根据本发明的一些优选实施方面，所述钻头的内部具有型腔，所述型腔中靠近所述第一电机的端部设置有顶杆；所述第一电机的一侧设置有气动组件，所述气动组件用于驱动所述顶杆沿所述钻头的长度方向移动。本发明的一些实施例中，钻头优选为空心钻头，其外壁上设有流道，便于及时排出在钻孔时产生的废屑，且钻头表面设有硬质合金涂层，能够提升钻头的强度及硬度，有利于钻孔。钻头的型腔内的顶杆的设置，是为了在气动组件的推动作用下，使顶杆向钻头的开口端移动，以推动位于钻头内的样品，使其掉落。由于过滤器包括纤维素丝滤纸，其被钻头钻下后，容易卡在钻头内，即使钻头向下倾斜也有可能出现样品未掉落的情况，故设置顶杆推动样品，保证样品能够掉落，避免样品发生卡在钻头内的情况。

11、根据本发明的一些优选实施方面，所述固定座的一端设置有第三电机，所述第三电机用于驱动所述钻头组件沿所述固定座的长度方向移动；所述取样机构还包括测距仪和接收盒，所述测距仪设置在所述第一电机的上方且与所述第一电机的上侧壁固定连接，所述测距仪用于测量所述钻头与所述过滤器之间的距离；所述接收盒位于所述钻头的下方，且所述钻头靠近所述过滤器的一端在所述接收盒的底面所在的水平面上的正投影位于所述接收盒的底面的范围内。这样的设置保证从钻头中掉落的样品刚好能够被接收盒接住，避免样品掉落在接收盒外部。通过设置测距仪以检测钻头与过滤器之间的距离，在钻头沿固定座长度方向移动时，当测距仪检测到二者之间的距离为0.5～2mm时，需要启动第一电机，使钻头在前进的同时高速转动以对过滤器进行钻孔取样。

12、根据本发明的一些优选实施方面，所述存储机构包括固定架、压紧组件、底板、屏蔽壳、卡盘及转盘，所述固定架与转盘并排设置在所述底板上，所述压紧组件位于所述固定架的上端部，所述屏蔽壳套设在所述过滤器的外壁，所述转盘及卡盘均位于所述过滤器的底部，所述过滤器与所述转盘固定连接，所述过滤器与所述卡盘转动连接，所述屏蔽壳的底部与所述卡盘固定连接；所述转盘的底部设置有第四电机，所述第四电机用于驱动所述转盘转动。屏蔽壳一方面用于阻挡钻孔时产生的金属碎屑的飞溅，另一方面用于降低过滤器的辐照剂量。转盘的设置是为了实现过滤器的旋转，便于在同一个过滤器上重新选择新的取样位置，通过第四电机驱动转盘转动，进一步带动过滤器转动。过滤器与卡盘转动连接，屏蔽壳的底部与卡盘固定连接，使得过滤器在转动时不影响卡盘，从而保证屏蔽壳也不受影响，不会随过滤器的转动而转动。

13、根据本发明的一些优选实施方面，所述卡盘上开设有多个圆形卡槽，多个所述圆形卡槽的圆心相同，多个所述圆形卡槽的直径由内向外逐渐增大，所述圆形卡槽的直径为100～400mm；每个所述圆形卡槽与对应尺寸的所述过滤器的底端相匹配。多个同心的圆形卡槽的设置使得该卡盘能够适用于不同尺寸的过滤器，同时，过滤器卡在卡盘上的卡槽中也能进一步保证过滤器与卡盘之间的固定。本发明的一些实施例中，过滤器的尺寸为4～16寸，对应的，圆形卡槽的直径为100～400mm。

14、根据本发明的一些优选实施方面，所述压紧组件包括支撑板、第二滑轨、第三滑块、固定框及压块，所述压块与所述固定框靠近所述过滤器的一端通过连接轴固定连接，所述固定框与所述第三滑块固定连接，所述第三滑块与所述第二滑轨滑动连接，所述第二滑轨与所述支撑板固定连接；所述固定框的一侧设置有第五电机，所述第五电机用于驱动所述固定框沿所述第二滑轨的长度方向移动。压紧组件的压块的设置，能够在进行钻孔取样时，对过滤器进行压紧，避免在钻孔时过滤器发生移位。通过第五电机驱动固定框沿第二滑轨的长度方向移动至压块刚好位于过滤器的正上方即可实现压紧。

15、根据本发明的一些优选实施方面，所述压块到所述底板的高度大于所述过滤器的顶部到所述底板的高度，所述过滤器到所述第二滑轨的距离小于所述固定框的长度；所述支撑板上开设有贯穿其厚度方向的缺口，所述缺口的长度方向平行于所述支撑板的长度方向，所述缺口的宽度大于所述连接轴的外径，所述缺口的长度方向的延长线与所述连接轴相交。设置压块到底板的高度大于过滤器的顶部到底板的高度，是为了保证压块位于过滤器的上方，在移动的过程中不会被过滤器阻挡而无法实现压紧。设置过滤器到第二滑轨的距离小于固定框的长度，是为了保证当固定框移动至第二滑轨靠近过滤器的一端时，固定框的长度足够使压块到达过滤器的上方，这样才可以实现压紧。此外，支撑板上开设有贯穿其厚度方向的缺口，缺口的长度方向平行于支撑板的长度方向，且缺口的宽度大于连接轴的外径，缺口的长度方向的延长线与连接轴相交，是为了保证固定框在向第二滑轨远离过滤器的一端移动时，固定框端部设置的压块及连接压块的连接轴不会被支撑板阻挡，且连接轴刚好能够沿着该缺口向第二滑轨远离过滤器的一端移动。这样的设置，便于取出或放入过滤器，固定框及压块均不会对过滤器造成阻挡。

16、根据本发明的一些优选实施方面，所述取样机构还包括第一箱体，所述存储机构还包括第二箱体，所述第一箱体内具有第一空腔，所述第二箱体内具有第二空腔；所述第一箱体包括靠近所述钻头的第一侧板，所述第二箱体包括靠近所述过滤器的第二侧板，所述第一侧板与第二侧板相互靠近且可拆卸地连接；所述屏蔽壳上开设有对应所述第二侧板的通孔，所述通孔在第二侧板上的正投影位于所述第二侧板的范围内。在钻头进行钻孔取样时，需要将第一侧板和第二侧板拆卸下来，则屏蔽壳上开设的通孔保证钻头能够穿过屏蔽壳与过滤器接触。在本发明的一些实施例中，第一箱体的顶部还设置有移门，通过移动移门，使第一箱体的顶部打开，再利用吊装工具即可将过滤器从第一箱体打开的位置放入卡盘上。

17、根据本发明的一些优选实施方面，所述第一箱体、第二箱体、压紧组件、固定架及屏蔽壳的表面均具有一层屏蔽层，所述屏蔽层的厚度为0.5-2mm；所述第一箱体的前侧设置有分别对应所述固定架及过滤器的第一观察窗口，所述第二箱体的前侧设置有对应所述取样机构的第二观察窗口。在本发明的一些实施例中，还在接收盒的表面也设置有一层屏蔽层，这些部件表面设置的屏蔽层能够降低过滤器的辐照剂量，降低对工作人员的身体危害。此外，第一观察窗口及第二观察窗口处均设置有铅玻璃，既不会使得第一箱体与第二箱体中的放射性泄露到外界环境中，又能通过第一观察窗口观察到过滤器安装及钻孔取样的工作过程，通过第二观察窗口能够观察到取样机构的工作过程。

18、根据本发明的一些优选实施方面，还包括控制机构，所述控制机构与所述第二箱体的顶部连接，所述控制机构与所述存储机构和取样机构电性连接。本发明的一些实施例中，控制机构包括显示屏和控制面板，通过参数的设置，控制机构可以用于控制该装置内各个部件的动作，以实现自动化操作。

19、由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的有益之处在于：本发明的一种用于过滤器的取样装置，能够取代传统的人工钻孔取样，实现远程自动化取样，减少工作人员受辐照剂量；有效地提升钻孔取样的速度，提高取样效率；并且相比于人工钻孔取样，该装置还可实现精准取样，保证样品的统一性，有利于提升核素检测结果的精确度。