一种适用于非牛顿流体的取样装置的制作方法

1.本实用新型涉及放射性非牛顿流体加工技术领域，具体而言，涉及一种适用于非牛顿流体的取样装置。


背景技术：

2.目前，针对一些非牛顿流体的取样作业时，现有的取样装置存在取样困难或者取样不充分的问题，尤其是针对于“华龙一号”核电厂放射性废固系统的放射性树脂浆液，利用常规取样装置需要先用除盐水对取样槽进行冲洗，才能顺利取样，会导致样品混合除盐水后降低了样品的纯度，增加了样品的误差。
3.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种适用于非牛顿流体的取样装置，该取样装置能够适用于非牛顿流体的取样环境特点，实现对非牛顿流体的有效、便捷取样，不会因为需要外加其它物质而导致出现样品不纯的现象。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.一种适用于非牛顿流体的取样装置，包括取样器、伸缩组件以及取样瓶，取样器包括柱塞缸以及滑动设置在柱塞缸内孔中的柱塞杆，柱塞杆一端设置有取样杆，取样杆上滑动套装有密封挡块，且密封挡块能够在柱塞缸的内孔中密封式滑动，取样杆远离柱塞杆的一端设置有取样头，取样头与密封挡块之间形成取样空间；柱塞缸一侧开设有与其内孔相互连通的取样孔；伸缩组件与柱塞杆的另一端连接，用于驱动柱塞杆在柱塞缸的内孔中滑动，以使取样头能够相对柱塞缸的内孔伸出或收回；取样瓶的瓶口与取样孔连接，当柱塞杆带动取样头收回时，密封挡块在柱塞缸的内孔中收回，能够使柱塞缸的内孔、取样孔以及取样瓶的内腔相互连通。
7.在可选地实施方式中，密封挡块和取样头均为柱型体，且该柱型体的外径与柱塞缸的内孔直径相互匹配，密封挡块和取样头均通过活塞环与柱塞缸的内孔壁形成密封式滑动接触。
8.在可选地实施方式中，柱塞缸的内孔靠近伸缩组件的一端形成有用于限制密封挡块最大收回位置的台阶。
9.在可选地实施方式中，当密封挡块位于最大收回位置时，其靠近取样头的端面与取样孔靠近伸缩组件一侧的开口侧齐平布置。
10.在可选地实施方式中，伸缩组件包括活塞气缸以及活动设置在活塞气缸内的活塞，活塞气缸的开口端通过柱塞盘与柱塞缸一端密封连接，活塞气缸的缸底和柱塞盘上均设置有与活塞气缸内腔连通的进气口；活塞远离活塞气缸缸底的一侧与柱塞杆连接。
11.在可选地实施方式中，活塞气缸的缸底处设置有位置指示器，用于指示活塞是否运动到活塞气缸的缸底处。
12.在可选地实施方式中，取样孔包括同轴布置的缩径孔和扩径孔，缩径孔位于柱塞缸的内孔与扩径孔之间。
13.在可选地实施方式中，取样瓶包括取样杯以及设置在取样杯杯口处的瓶载，瓶载上开设有贯通其两侧表面的通孔，通孔一端形成瓶口，另一端与取样杯杯口连接。
14.在可选地实施方式中，瓶载包括同轴布置的第一圆台体和第二圆台体，第一圆台体的小径端与第二圆台体的小径端相互远离布置，第一圆台体的小径端能够与取样孔形成稳定卡接，第二圆台体的小径端成型有用于与杯口可拆卸连接的连接部。
15.在可选地实施方式中，第一圆台体的大径端的直径大于第二圆台体的大径端的直径。
16.本实用新型实施例的有益效果是：
17.本实用新型实施例提供的适用于非牛顿流体的取样装置通过在取样头和密封挡块之间形成取样空间，并且密封挡块始终在柱塞缸的内孔中密封式滑动，自由状态的密封挡块能够在取样头运动时，始终保证与取样头之间存在容纳非牛顿流体的空隙，当取样头收回时，密封挡块与取样头之间的压力增加，从而将非牛顿流体顺利压入至取样孔内，最终被取样瓶收集，该取样过程很好地适应了非牛顿流体流动性不高的特点，从而通过变化的压力顺利将一定量的非牛顿流体压入指定容器中，不用通过外加其它液体的方式来增加非牛顿流体的流动性，保证了样品取样的纯净度。
18.总体而言，本实用新型实施例提供的用于非牛顿流体的取样装置相较于现有的取样装置而言，能够适应于非牛顿流体的特点，进行有效、方便且快捷的取样操作。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的取样装置的结构示意图一；
21.图2为本实用新型实施例提供的取样装置的结构示意图二；
22.图3为本实用新型实施例提供的取样装置的剖视结构图；
23.图4为本实用新型实施例提供的取样瓶的结构示意图；
24.图5为本实用新型实施例提供的取样装置的使用状态图一；
25.图6为本实用新型实施例提供的取样装置的使用状态图二。
26.图标：100-取样器；101-柱塞缸；102-柱塞杆；103-取样杆；104
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密封挡块；105-取样头；106-取样孔；107-取样空间；200-伸缩组件； 201-活塞气缸；202-活塞；203-柱塞盘；204-位置指示器；205-进气口；300-取样瓶；301-取样杯；302-第二圆台体；303-第一圆台体；304
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通孔；305-卡槽；306-连接部。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描
述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。
32.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。
33.实施例
34.请参阅图1～图3，本实施例提供的一种适用于非牛顿流体的取样装置不仅可用于非牛顿流体的取样作业，还能用于其他石油、化工、食品卫生等领域常规液态物质的取样作业，本实施例以放射性非牛顿流体取样为例，该取样装置包括取样器100、伸缩组件200以及取样瓶300，取样器100整体采用类似针筒式结构的形式，包括柱塞缸101以及滑动设置在柱塞缸101内孔中的柱塞杆102，柱塞缸101与柱塞杆102相互之间的连接形式采用活塞与活塞缸相互之间连接的形式，使得柱塞杆102能够在保证密封性的前提下还能沿柱塞缸101的内孔轴向滑动。
35.所述柱塞杆102一端设置有取样杆103，可以是同轴设置或者同轴向设置，设置的方式可以是螺接、铆接或卡接等，取样杆103的直径小于柱塞杆102的直径，两者之间形成台阶体的结构形式，所述取样杆103 上滑动套装有密封挡块104，且密封挡块104能够在柱塞缸101的内孔中密封式滑动，即表示密封挡块104沿其轴向开设有滑孔，密封挡块104 通过其滑孔滑动套接在取样杆103上，并且密封挡块104的外侧壁能够与柱塞缸101的内孔壁密封式滑动接触，类似于活塞与活塞缸内壁相互接触的形式。所述取样杆103远离柱塞杆102的一端设置有取样头105，所述取样头105与密封挡块104之间形成取样空间107，该取样空间107 用于容纳样品，即非牛顿流体。所述柱塞缸101一侧开设有与其内孔相互连通的取样孔106，能够允许样品从柱塞缸101的内孔流入至取样孔 106内。
36.所述伸缩组件200与柱塞杆102的另一端连接，用于驱动柱塞杆102 在柱塞缸101的内孔中滑动，以使取样头105能够相对柱塞缸101的内孔伸出或收回，即表示伸缩组件200通过其伸缩作用来带动柱塞杆102 滑动，从而推动取样头105进行移动，而取样头105的行程范围的两个端点分别位于柱塞缸101的内孔中和内孔外。其中，伸缩组件200可以是常见的线性运动机构，如伸缩缸、电动杆、滑块连杆、齿轮齿条、电机丝杆等结构，以保证能够带动柱塞杆102在柱塞缸101的内孔中来回滑动即可。
37.所述取样瓶300的瓶口与取样孔106连接，当柱塞杆102带动取样头105收回时，所述密封挡块104在柱塞缸101的内孔中收回，能够使柱塞缸101的内孔、取样孔106以及取样瓶300的内腔相互连通。即表示取样头105朝伸缩组件200一侧运动时，由于非牛顿流体充满在取样空间107之间，非牛顿流体一侧受压后会朝另一侧传递，处于相对自由状态的密封挡块104受压后朝伸缩组件200一侧运动，当密封挡块104 移动到一定程度后，此时便不再对取样孔106进行遮挡或者覆盖，使得柱塞缸101的内孔、取样孔106以及取样瓶300的内腔，进入柱塞缸101 的内孔的样品继续受压并通过取样孔106被压入至取样瓶300内。
38.通过以上技术方案，一方面能够适应于非牛顿流体的特点进行有效取样，不必通过外加除盐水来进行取样，大大保证了样品的纯净度，并且操作简单、快捷，可保证作业效率。另一方面可以具备实现自动化和远程化的操作基础，尤其是针对具备放射性的非牛顿流体，能够大大提高操作的安全性。
39.在本实施例中，所述密封挡块104和取样头105均为柱型体，且该柱型体的外径与柱塞缸101的内孔直径相互匹配，相互匹配是指两者之间的尺寸差刚好能够容纳两者相对滑动。所述密封挡块104和取样头105 均通过活塞环与柱塞缸101的内孔壁形成密封式滑动接触，从而保证气密性。在进行取样时，密封挡块104和取样头105之间的位移差形成具有一定体积的取样空间107，当取样头105收回时，与柱塞缸101产生相对位移并挤压样品，样品带动密封挡块104移动，从而完成样品取样。此外，所述柱塞缸101的内孔靠近伸缩组件200的一端形成有用于限制密封挡块104最大收回位置的台阶，当密封挡块104受到台阶限制时不能继续移动，此时取样头105继续收回，从而继续进行稳定取样，尽量满足一次性定量取样的要求。
40.考虑到尽量避免非牛顿流体附着在柱塞缸101的内孔中，当密封挡块104位于最大收回位置时，其靠近取样头105的端面与取样孔106靠近伸缩组件200一侧的开口侧齐平布置，即表示密封挡块104在最大收回的极限位置，此时的取样空间107靠近伸缩组件200的一侧刚好以取样孔106的一侧为界限，使得取样头105在继续收回并接触密封挡块104 时，取样空间107被压缩到极致，其内的样品几乎能够全数被挤压入至取样孔106内，当然，次数齐平布置允许两者之间存在
±
2mm以内的误差，不仅实现对非牛顿流体的高效采集，而且有效避免非牛顿流体附着在取样空间107中，尤其是对定量采集的精度能够起到有效保证。
41.在本实施例中，所述伸缩组件200包括活塞气缸201以及活动设置在活塞气缸201内的活塞202，所述活塞气缸201的开口端通过柱塞盘 203与柱塞缸101一端密封连接，此处的密封连接主要指通过法兰式螺栓连接，并增加密封圈或者密封垫保证密封性。所述活塞气缸201的缸底和柱塞盘203上均设置有与活塞气缸201内腔连通的进气口205，作为驱动活塞202进行往复移动的结构基础，所述活塞202远离活塞气缸201 缸底的一侧与柱塞杆102连接，例如可以是螺接，即柱塞杆102预留足够长度并通过螺栓与活塞202连接。
42.通过采用气动活塞式结构驱动柱塞杆102往复移动，不仅能够方便控制取样头105高精度运动，而且能够实现远程自动化控制，有效保证取样的精度以及操作的安全、便捷性。此外，所述活塞气缸201的缸底处设置有位置指示器204，用于指示活塞202是否运动到活塞气缸201的缸底处，即取样头105的最大收回位置。整个柱塞缸101与样品价值循环管路连接，当活塞气缸201的缸底处的进气口205充气时，取样头105 的运动到最大伸出位置，样品介质进入取样空间107，再对柱塞盘203上的进气口205充气，直到位置指示器204的信号点亮，即可完成取样作业，整个取样过程可独立使用在没有远程自动取样要求的样品介质循环管路，进行取样操作
43.请参阅图4，为了使得样品能够顺利进入至取样瓶300内，所述取样孔106包括同轴布置的缩径孔和扩径孔，缩径孔位于柱塞缸101的内孔与扩径孔之间，其中，缩径孔可提高非牛顿流体喷出时的速度，扩径孔对接瓶口时避免了高黏度的非牛顿流体附着在排出口内壁问题。在本实施例中，所述取样瓶300包括取样杯301以及设置在取样杯301杯口处的瓶载，该瓶载上开设有贯通其两侧表面的通孔304，通孔304一端形成所述瓶口，另一端与取样杯301杯口连接，瓶载的作用一方面可以起到保护取样杯301的作用，即在初次接触取样孔106(扩径孔)时，能够起到缓冲保护作用，尤其是在通过外置的液压气缸牵引装置实现取样瓶300 与取样器100的对接时。
44.另一方面瓶载能够起到较好的对接效果，具体地，所述瓶载包括同轴布置的第一圆台体303和第二圆台体302，第一圆台体303的小径端与第二圆台体302的小径端相互远离布置，即相互背离设置，第一圆台体303的小径端能够与取样孔106(扩径孔)的开口处形成稳定卡接，即利用锥面卡接。所述第二圆台体302的小径端成型有用于与杯口可拆卸连接的连接部306，连接部306可以采用套筒的形式，与杯口相互螺接。此外，在第一圆台体303的大径端与第二圆台体302的大径端之间形成卡槽305，能够便于夹持装置抓取，从而实现自动化作业。同时第一圆台体 303的大径端的直径大于第二圆台体302的大径端的直径，能够防止意外的样品直接滴漏在第一圆台体303的大径端上，避免污染环境。
45.通过以上技术方案，第一圆台体303和第二圆台体302结构形式可以利用锥面与取样孔106和取样杯301形成对中性较好的卡接，尤其是在机械手夹持卡槽305处时，完成平稳对中作业，以便于样品能够顺利且充分进入至取样杯301内。在机械手处于待机状态时，取样瓶300放置在专用的屏蔽容器中，位于取样器100的取样孔106正下方，取样开始后，取样瓶300由牵引装置固定并抬升至指定高度与取样孔106对接；待取样过程结束后，由牵引装置带动并下降至屏蔽容器中完成对样品的收集与屏蔽。
46.请参阅图5和图6，整个取样过程可分为取样阶段与收集阶段两个阶段，空气动力源向缸底处的进气口15充气，取样头105被推进至最大伸出位置，密封挡块104在介质管压力的作用下，保持一定被迫运动，同时样品介质填满形成的取样空间107，实现样品的定量采集。完成取样阶段后，向柱塞盘203处的进气口15充气，带动取样头105回退，回退过程中密封挡块104被台阶限位，此时，取样头105继续后退，二者形成位移差并挤压介质，受挤压的介质由取样孔106喷入取样瓶300中，直到位置指示器204的信号点亮，完成样本的收集。
47.综上所述，本实用新型提供的适用于非牛顿流体的取样装置，克服了非牛顿流体流动性差，易附着和易堵塞管道等取样难题，其活动式密封挡块104结构特点，实现了高效率、高纯度的取样功能，在取样频率的人为控制、样品的纯度以及精度上都得到了提高。尤
其是在保持了核电厂树脂取取样技术自动化水平的同时，省去了除盐水的冲刷工序，不仅简化了自动控制，而且减少了采集到的样品中的异种组分，提高了样品的纯度。这种通过位移差挤压样品的取样方式相比通过自重收集样品的方式，提高了取样的效率，可显著降低取样工作的强度，大大减少操作人员受到的辐照剂量或者有毒物质危害。
48.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本实用新型。