一种适于热室中机械手操作的萃取色层分离装置

摘要

本发明属于萃取色层分离装置技术领域，公开了一种适于热室中机械手操作的萃取色层分离装置。该装置包括底板、顶板、旋转盖板、限位装置、偏心轮压紧装置、储液管、分离柱、柱管准直装置及插入式分离装置，其中顶板位于底板上方且两者之间设置有支撑立柱；旋转盖板位于顶板上方且两者之间设置有两根立柱。该装置具有便于热室中机械手操作的、可耐受高强度辐射且能够有效避免维修的有益效果。

权利要求

1.一种适于热室中使用的萃取色层分离装置，其特征在于，该装置包括底板、顶板、旋转盖板、限位装置、偏心轮压紧装置、储液管、分离柱、柱管准直装置及插入式分离装置，其中顶板位于底板上方且两者之间设置有支撑立柱；旋转盖板位于顶板上方且两者之间设置有两根立柱；

所述底板上设置有便于放置溶液收集器的限位槽，该限位槽的位置与柱管准直装置的位置对应；

所述储液管的形状为圆柱形，其上方设置有便于机械手操作的第一凸缘；储液管下方的储液管出口直径与分离柱上方进液口的直径相适配以实现两者之间连接；所述分离柱的上方设置有便于机械手操作的第二凸缘；萃取色层分离操作时，机械手将储液管与分离柱连接成为一体的柱管装置；操作完成后，将储液管与分离柱打开；

所述柱管准直装置位于顶板下方，用于准直和放置储液管、分离柱，其包括顶板上设置的柱管放置孔及位于其下方与其形成贯穿的通孔的圆柱形放置孔道，还包括与圆柱形放置孔道对应位置处设置的支撑分离柱的两块支撑板，该两块支撑板之间留有缝隙，该缝隙小于分离柱下方第二凸缘的直径；所述圆柱形放置孔道的内径与储液管的外径相适配；

所述旋转盖板与顶板之间的两根立柱分别为第一立柱和第二立柱，其中第一立柱同时作为旋转盖板的旋转轴，可使旋转盖板在90°范围内旋转；旋转盖板的一侧设置有凹槽，旋转后该凹槽与顶板上设置的限位装置的位置对应以对旋转盖板进行限位；所述旋转盖板上设置的第二立柱与旋转盖板连接并可随旋转盖板旋转，该第二立柱上设置有偏心轮及偏心轮操作杆，所述第二立柱、偏心轮及偏心轮操作杆共同组成了偏心轮压紧装置；旋转盖板向限位装置方向旋转90°后，第二立柱位于柱管准直装置的上方，机械手向下压偏心轮操作杆将储液管和分离柱压紧；第二立柱的一侧连接气动装置，气动装置用于将储液管里的液体压向分离柱；

所述插入式分离装置位于顶板和底板之间，其包括螺旋摇杆、螺杆推进装置及设置在螺杆推进装置一端的两个锥形推进器；储液管与分离柱密封连接处与该两个锥形推进器的位置对应；随着锥形推进器向前移动，其插入分离柱和储液管连接处的部件尺寸越大，最终将两者撑开而实现分离。

2.根据权利要求1所述的萃取色层分离装置，其特征在于，底板下方设置有硅胶片。

3.根据权利要求1所述的萃取色层分离装置，其特征在于，所述储液管和分离柱的材质为聚四氟乙烯。

4.根据权利要求1所述的萃取色层分离装置，其特征在于，所述顶板与底板之间设置有三根支撑立柱。

5.根据权利要求1所述的萃取色层分离装置，其特征在于，所述底板、顶板、旋转盖板、限位装置、偏心轮压紧装置、柱管准直装置及插入式分离装置的材质均为不锈钢。

说明书

一种适于热室中机械手操作的萃取色层分离装置

技术领域

[0001] 本发明属于萃取色层分离装置技术领域，具体涉及一种适于热室中机械手操作的萃取色层分离装置。

背景技术

[0002] 在我国乏燃料后处理工艺中，工艺控制分析是保证工艺运行效果的重要手段。动力堆乏燃料后处理工艺由于其乏燃料的燃耗深，后处理料液放射性更高。使得原本可以在分析实验室手套箱中完成的大量放射性样品分析工作，必须在热室中完成。而热室中复杂的环境又限制了很多分析方法和设备在其中的应用。因此许多样品的分析，需要在热室中先通过萃取色层的方法进行预处理，将待测组分与绝大部分放射性组分分离之后，再送到分析实验室手套箱中分析。这就需要一套热室中使用的萃取色层分离装置。

[0003] 热室中所有设备均需要通过机械手操作，因此这些装置的操作越简单越好。常规的商用萃取色层分离装置或固相萃取装置虽然自动化程度较高，但在热室中并不适用。首先在热室中通过机械手完成一些精细操作非常困难，商用装置的按钮、开关等部件均按照人手操作设计，机械手完全无法使用；大部分商用装置为自动化操作，电器部件繁多，无法耐受热室中高强度的辐射，容易出现故障且无法维修；即使是手动装置，也因其材料多为不耐辐照的材料，易老化分解而无法使用；同时热室内气路与装置的连接，储液管与分离柱的连接与断开，均需要特别设计的装置才能通过机械手实现操作；商用装置出现故障后，也无法在热室内就地进行维修。

[0004] 因此，目前急需一种针对热室中便于机械手操作、能耐受高强度辐射且能尽量避免维修的萃取色层分离装置。

发明内容

[0005] （一）发明目的

[0006] 根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种便于热室中机械手操作的、可耐受高强度辐射且能够有效避免维修的萃取色层分离装置。

[0007] （二）技术方案

[0008] 为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：

[0009] 一种适于热室中使用的萃取色层分离装置，该装置包括底板、顶板、旋转盖板、限位装置、偏心轮压紧装置、储液管、分离柱、柱管准直装置及插入式分离装置，其中顶板位于底板上方且两者之间设置有支撑立柱；旋转盖板位于顶板上方且两者之间设置有两根立柱；

[0010] 所述底板上设置有便于放置溶液收集器的限位槽，该限位槽的位置与柱管准直装置的位置对应；

[0011] 所述储液管的形状为圆柱形，其上方设置有便于机械手操作的第一凸缘；储液管下方的储液管出口直径与分离柱上方进液口的直径相适配以实现两者之间连接；所述分离柱的上方设置有便于机械手操作的第二凸缘；萃取色层分离操作时，机械手将储液管与分离柱连接成为一体的柱管装置；操作完成后，将储液管与分离柱打开；

[0012] 所述柱管准直装置位于顶板下方，用于准直和放置储液管、分离柱，其包括顶板上设置的柱管放置孔及位于其下方与其形成贯穿的通孔的圆柱形放置孔道，还包括与圆柱形放置孔道对应位置处设置的支撑分离柱的两块支撑板，该两块支撑板之间留有缝隙，该缝隙小于分离柱下方第二凸缘的直径；所述圆柱形放置孔道的内径与储液管的外径相适配；

[0013] 所述盖板与顶板之间的两根立柱分别为第一立柱和第二立柱，其中第一立柱同时作为旋转盖板的旋转轴，可使旋转盖板在90°范围内旋转；旋转盖板的一侧设置有凹槽，旋转后该凹槽与顶板上设置的限位装置的位置对应以对旋转盖板进行限位；所述旋转盖板上设置的第二立柱与旋转盖板连接并可随旋转盖板旋转，该第二立柱上设置有偏心轮及偏心轮操作杆，所述第二立柱、偏心轮及偏心轮操作杆共同组成了偏心轮压紧装置；旋转盖板向限位装置方向旋转90°后，第二立柱位于柱管准直装置的上方，机械手向下压偏心轮操作杆将储液管和分离柱压紧；第二立柱的一侧连接气动装置，气动装置用于将储液管里的液体压向分离柱；

[0014] 所述插入式分离装置位于顶板和底板之间，其包括螺旋摇杆、螺杆推进装置及设置在螺杆推进装置一端的两个锥形推进器；储液管与分离柱密封连接处与该两个锥形推进器的位置对应；随着锥形推进器的迁移，其插入分离柱和储液管连接处的部件尺寸越大，最终将两者撑开而实现分离；

[0015] 优选地，底板下方设置有硅胶片。

[0016] 优选地，所述储液管和分离柱的材质为聚四氟乙烯。

[0017] 优选地，所述顶板与底板之间设置有三根支撑立柱，以便于机械手操作。

[0018] 优选地，所述底板、顶板、旋转盖板、限位装置、偏心轮压紧装置、柱管准直装置及插入式分离装置的材质均为不锈钢。

[0019] （三）有益效果

[0020] 本发明提供的萃取色层分离装置，该装置完全适用于热室中机械手操作，单次完整的萃取色层分离操作仅需要十几分钟即可完成。其具有的有益效果如下：

[0021] ①主体装置如底板、顶板、旋转盖板、限位装置、偏心轮压紧装置、柱管准直装置等均采用耐辐照、耐腐蚀的不锈钢制造，部件不易损坏，基本做到免维修。

[0022] ②在萃取色层分离操作之前，需要先用机械手将储液管、分离柱连接，然后垂直放入柱管准直装置。由于机械手直接对储液管和分离柱进行连接操作时连接不紧密，本发明采用偏心轮压紧装置对柱管装置进行密封，仅需将旋转盖板旋转至限位装置处，此时第二立柱恰好位于柱管准直装置上方，利用机械手向下压偏心轮操作杆对柱管装置进行密封，操作方便且机械手操作的行程仅为1/4圈。避免了使用螺旋杆加压时，机械手需要将螺旋杆旋转很多圈才能密封的操作量，同时避免了难以确定密封所需旋转圈数的问题。

[0023] ③设计了独特的插入式分离装置将储液管与分离柱分离，避免了其他分离方式带来的分离柱损坏的问题。在完成萃取色层分离操作后，需要将储液管与分离柱需要分开，如使用两只机械手将其拔开，易造成分离柱断裂，造成放射性物质的泄漏，而单独制造分离装置又会额外占用热室面积。本发明将插入式分离装置集成在萃取色层分离装置上并与柱管准直装置相结合，减少了空间占用。插入式分离装置采用螺杆推进，该操作终点的判断可通过眼睛直接观察到，避免了对分离柱造成破坏，减少了机械手操作难度。

[0024] ④本发明提供的柱管准直装置解决了分离柱与溶液接收集器难以对准的问题。以圆柱状放置孔道将储液管固定，并以两个长方形支撑板将分离柱固定，使其与下方溶液接收器对准；同时底板留有溶液收集装置的限位槽，方便溶液收集装置进出，并易于机械手操作时确定该装置的放置位置，方便与分离柱准直。

[0025] ⑤本发明采用三根立柱而非传统的四根立柱对顶板进行支撑，避免对主操作机械手的干扰。

[0026] ⑥旋转盖板的整体移除采用水平90°旋转的方式，在顶板上采用第一立柱和第二立柱的方式固定旋转盖板，其中第一立柱同时作为旋转轴。旋转盖板上设计的限位装置会避免旋转盖板移动超出范围。该旋转和限位方式避免了其他方式带来的繁琐操作，减少了机械手操作行程。

附图说明

[0027] 图1是萃取色层分离装置三维剖视示意图；其中1是底板；2是顶板；3是旋转盖板；4是限位装置；5是第二立柱；6是偏心轮；7是偏心轮操作杆；8是第一立柱；9是螺旋摇杆；10是螺杆推进装置；11是锥形推进器；12是限位槽；13是支撑立柱；14是圆柱形放置孔道；15是支撑板；

[0028] 图2是萃取色层分离装置三维示意图；

[0029] 图3是分离柱与储液管示意图；其中16是储液管；17是分离柱；18是第一凸缘；19是第二凸缘。

具体实施方式

[0030] 下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。

[0031] 一种适于热室中使用的萃取色层分离装置，如图1～图3所示，该装置包括底板1、顶板2、旋转盖板3、限位装置4、偏心轮压紧装置、储液管、分离柱、柱管准直装置及插入式分离装置，其中顶板2位于底板1上方且两者之间设置有三根支撑立柱13；旋转盖板3位于顶板2上方且两者之间设置有两根立柱；所述底板1、顶板2、旋转盖板3、限位装置4、偏心轮压紧装置、柱管准直装置及插入式分离装置的材质均为不锈钢。底板1下方设置有用于增大摩擦力的硅胶片。

[0032] 所述底板1上设置有便于放置溶液收集器的限位槽12，该限位槽12的位置与柱管准直装置的位置对应，用于接收经分离柱分离后的溶液；

[0033] 所述储液管16的形状为圆柱形，其上方设置有便于机械手操作的第一凸缘18；储液管16下方的储液管出口直径与分离柱17上方进液口的直径相适配以实现两者之间连接；所述分离柱17的上方设置有便于机械手操作的第二凸缘19；萃取色层分离操作时，机械手将储液管16与分离柱17连接成为一体的柱管装置；操作完成后，将储液管与分离柱打开；所述储液管16和分离柱17的材质为聚四氟乙烯。

[0034] 所述柱管准直装置位于顶板2下方，用于准直和放置储液管16、分离柱17，其包括顶板2上设置的柱管放置孔及位于其下方与其形成贯穿的通孔的圆柱形放置孔道14，还包括与圆柱形放置孔道14对应位置处设置的支撑分离柱的两块支撑板15，该两块支撑板15之间留有缝隙，该缝隙小于分离柱17下方第二凸缘19的直径；所述圆柱形放置孔道14的内径与储液管16的外径相适配；

[0035] 所述旋转盖板3上方设置有旋转手柄，旋转盖板3与顶板2之间的两根立柱分别为第一立柱8和第二立柱5，其中第一立柱8同时作为旋转盖板3的旋转轴，可使旋转盖板3在90°范围内旋转；旋转盖板3的一侧设置有凹槽，旋转后该凹槽与顶板上设置的限位装置4的位置对应以对旋转盖板3进行限位；所述旋转盖板3上设置的第二立柱5与旋转盖板3连接并可随旋转盖板3旋转，该第二立柱5上设置有偏心轮6及偏心轮操作杆7，所述第二立柱5、偏心轮6及偏心轮操作杆7共同组成了偏心轮压紧装置；旋转盖板3向限位装置4方向旋转90°后，第二立柱5位于柱管准直装置的上方，机械手向下压偏心轮操作杆7将储液管16和分离柱17压紧；第二立柱5的一侧连接气动装置，气动装置用于将储液管里的液体压向分离柱；

[0036] 所述插入式分离装置位于顶板2和底板1之间，其包括螺旋摇杆9、螺杆推进装置10及设置在螺杆推进装置10一端的两个锥形推进器11；储液管16与分离柱17密封连接处与该两个锥形推进器11的位置对应；随着锥形推进器11的向前移动，其插入分离柱17和储液管16连接处的部件尺寸越大，最终将两者撑开而实现分离；

[0037] 采用本发明提供的装置对热室中的高放样品进行分离操作，是先利用机械手将储液管、分离柱连接成柱管装置，然后放入柱管准直装置中，同时分离柱下端卡在支撑板固定；再旋转旋转盖板至限位装置处，压动偏心轮操作杆使柱管装置密封，进行萃取色层分离操作。操作完成后，利用插入式分离装置将储液管和分离柱分离，再进行下一个样品的萃取色层分离操作。

[0038] 针对同一个样品进行了5次平行分离实验。分离后对其中铀的回收率进行了分析，结果证明其回收率均接近100%，RSD为0.87%，如表1所示。

[0039] 表1铀的回收率

[0040]