一种激光去污机器人的旋风分离装置

技术领域

本发明属于核电设备去污技术领域，具体涉及一种激光去污机器人的旋风分离装置。

背景技术

核设备在使用过程中，表面会粘附大量具有污染的放射性物质，为了防止核设备表面沾染的放射性物质影响工作人员的身体健康，需要将核设备的表面放射性物质去除。目前，激光去污技术作为表面去污的新一代去污处理技术，由于其二次废物产生量少、可以进入狭小空间工作以及易于实现自动化等特点，在金属表面深度去污和放射性热点去污等领域具有广阔的应用前景，广泛应用于核电设备去污领域。

目前，激光去污机器人工作过程中产生的放射性粉尘中的空气和固体颗粒未提前进行分离，仅通过高效空气过滤器进行过滤，过滤器堵塞较快需要频繁更换降低下游高效空气过滤器的使用寿命，且增加使用成本，同时，放射性固体颗粒产生的核辐射也容易威胁工作人员的身体健康。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光去污机器人的旋风分离装置，解决现有的激光去污机器人工作过程中产生的放射性粉尘中的空气和固体颗粒未提前进行分离，仅通过高效空气过滤器进行过滤，过滤器堵塞较快需要频繁更换增加成本的问题，通过设置的收集部件、旋风分离器和双头空气放大器使本装置的成本大大降低，且增加下游高效空气过滤器的使用寿命。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种激光去污机器人的旋风分离装置，包括收集部件、旋风分离器和双头空气放大器，

所述收集部件包括射线屏蔽材料制成的外筒和耐腐蚀金属材质制成的内筒，所述外筒和内筒顶部设计为开口结构，所述外筒底部设有至少一个凸起，所述内筒可从所述外筒顶部开口放入内部凸起上；

所述旋风分离器包括壳体，所述壳体顶部中间内设有套筒，所述壳体上部外壁设有至少一个进料口，所述壳体内设有绕着所述套筒从上至下依次递减的呈螺旋状的导向板，所述壳体与所述外筒顶部开口拆卸式连接，所述壳体底部设有出料口，且底部伸入所述内筒内并与所述内筒顶部开口紧密贴合；

所述双头空气放大器设计呈管道状，所述双头空气放大器上分别设有进气口和进尘口，所述进气口与外部气源连接，所述进尘口与外部粉尘收集源连接，所述双头空气放大器与所述进料口拆卸式连接。

进一步的技术方案是，所述射线屏蔽材料为铅或其合金材料。

进一步的技术方案是，所述耐腐蚀金属材质为不锈钢。

进一步的技术方案是，所述壳体上部设计呈圆柱状，下部设计呈漏斗状。

进一步的技术方案是，所述导向板上倾斜设置有位于所述进料口处的引流板，所述引流板与所述旋风分离器内壁的切向夹角角度为25-45度，且所述引流板与所述套筒之间留有间隙。

进一步的技术方案是，所述进料口的个数为3个，3个所述进料口等距间隔设置，每个所述进料口均拆卸式连接有所述双头空气放大器。

进一步的技术方案是，所述壳体外壁铺设有铅质屏蔽层。

进一步的技术方案是，所述壳体下部外壁套设有第一密封套，所述第一密封套套设在所述内筒的顶部开口壁上。

进一步的技术方案是，所述壳体上部外壁设有外螺纹，所述外筒顶部开口内壁上设有对应的内螺纹，所述壳体与所述外筒螺纹连接。

进一步的技术方案是，所述壳体上部外壁套设有凸台，所述凸台上设有第二密封套，所述第二密封套套设在所述外筒顶部开口壁上且紧密贴合。

本发明的有益效果在于：

1、通过设置外筒和内筒，将内筒放入外筒的底部的凸起上，凸起对放入的内筒进行支撑，防止内部湿气冷凝积水后浸泡内筒；外筒采用射线屏蔽材料制成，可以屏蔽内筒收集的放射性粉尘产生的核辐射，防止工作人员被内筒的放射性粉尘过量照射。

2、由于旋风分离器的底部与内筒顶部开口紧密贴合，使得放射性粉尘一直存在内筒内，避免泄露到外筒内和内筒外壁的空腔内，提高本装置的实用效果；同时因为旋风分离器与外筒顶部开口拆卸式连接，便于及时处理掉内筒收集的放射性粉尘。

3、通过设置旋风分离器，使放射性粉尘中的固体颗粒在导向板的作用下落入底部的内筒内，分离后的空气通过旋风分离器中央孔洞排出，从而使得放射性粉尘浓度降低，提高放射性固体颗粒和空气的分离效果，提高下游过滤装置的使用寿命，减少更换，降低成本。

4、通过设置双头空气放大器，将气源输送到旋风分离器内部，使放射性粉尘在风力的作用下在旋风分离器内螺旋高速转动，提高分离效率，且双头空气放大器作为负压形成部件无转动部件，使用可靠性高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的旋风分离器的内部结构示意图；

图3为本发明的整体结构剖视图；

图4为图3的A处放大图；

图5为本发明的实施例2的结构示意图；

图6为图5的B处放大图；

图7为本发明的角度实验数据图。

图中，1收集部件，101外筒，102内筒，103凸起，2旋风分离器，201壳体，202套筒，203引流板，204导向板，205第一密封套，206凸台，207第二密封套，3双头空气放大器，301进气口，302进尘口。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

参见图1至图4，一种激光去污机器人的旋风分离装置，包括收集部件1、旋风分离器2和双头空气放大器3，

收集部件1包括射线屏蔽材料制成的外筒101和耐腐蚀金属材质制成的内筒102，射线屏蔽材料优选为铅或其合金材料，耐腐蚀金属材质优选为不锈钢；外筒101和内筒102顶部设计为开口结构，外筒101顶部开口结构便于放入内筒102；外筒101底部设有至少一个凸起103，凸起103优选设置为1个，凸起103对放入的内筒102进行支撑，防止内部湿气冷凝积水后浸泡内筒102；内筒102可从外筒101顶部开口放入内部凸起103上；

旋风分离器2包括壳体201，壳体201上部设计呈圆柱状，下部设计呈漏斗状；壳体201上部外壁铺设有铅质屏蔽层，对进入旋风分离器2内的放射性粉尘进行屏蔽；壳体201顶部中间内设有套筒202，套筒202便于和外部排气管连接，便于将空气排出；壳体201上部外壁设有进料口，进料口优选设置为3个，3个进料口沿着壳体201外壁等距间隔设置，每个进料口分别连接一个双头空气放大器3；壳体201内设有绕着套筒202从上至下依次递减的呈螺旋状的导向板204，导向板204使进入旋风分离器2内的放射性粉尘高速螺旋转动，促进固体颗粒落入底部的内筒102内，便于内筒102收集；壳体201与外筒101顶部开口拆卸式连接，拆卸式连接便于拿取外筒101内的内筒102，方便及时处理内筒102的放射性粉尘；壳体201底部设有出料口，且底部伸入内筒102内并与内筒102顶部开口紧密贴合，紧密贴合防止放射性粉尘泄露；

双头空气放大器3设计呈管道状，双头空气放大器3上分别设有进气口301和进尘口302，进气口301与外部气源连接，外部气源为现有技术，如高压鼓风机、空气压缩机等，放射性粉尘在旋风分离器2内高速旋转，提高分离效率；进尘口302与外部粉尘收集源连接，外部粉尘收集源，即激光去污过程中产生的放射性粉尘，便于将放射性粉尘处理；双头空气放大器3与进料口拆卸式连接，可以采用螺纹、法兰、插入式、锁扣、压合锁紧等等连接方式，只要保证进料口稳定，不脱落、不漏气就行。

具体的，如图2所示，导向板204上设有位于进料口处的引流板203，引流板203设计为弧形结构，由于导向板204螺旋向下，即最上层的引流板203的尺寸是不同，而往后层数的引流板203的尺寸是相同，因此，除了最上层的引流板203需特殊设计，其他层数的引流板203均是相同；而引流板203的长度也不宜过长，需要保证引流板203不触碰到内部的套筒202形成密闭空间，防止影响旋风分离器2内部的放射性粉尘通过；引流板203优选设置为3个，个数与进料口数量对应，引流板203使进入的放射性粉尘顺着导向板204向下运动，从而提高放射性粉尘的分离效率。

为了验证引流板203的角度对分离效率的影响，进行如下实验：

将旋风分离器2的大的圆柱壳体201直径设定为r1，小的内部套筒202直径设为r2，△r为旋风分离器2的套筒202直径r2与壳体201的直径r1的比值，即△r＝r2/r1；

引流板203的切向夹角角度设定为a，选取五个数值25°、30°、35°、40°和45°；

设定导向板204的螺旋圈数、螺距固定，进尘口大小固定，引流板203的长度固定；

进气量：往1m

分离效率的计算方法如下：

通过称量一小时的内筒102粉尘重量，然后比对一小时进气量内含有的粉尘重量1000g，从而计算出分离效率，即m/M×100％，其中m为一小时的内筒102粉尘重量，M为一小时的进气量内含有的粉尘重量，实验数据如图7所示：

从图7中观察可得：

引流板203的△r＝0.3时，切向夹角角度为45°的时候分离效率最好；

引流板203的△r＝0.4时，切向夹角角度为45°的时候分离效率最好；

引流板203的△r＝0.5时，切向夹角角度为45°的时候分离效率最好；

引流板203的△r＝0.6时，切向夹角角度为40°的时候分离效率最好；

引流板203的△r＝0.7时，切向夹角角度为35°的时候分离效率最好；

从而可得当△r越大时，切向夹角角度越小，△r与a成反比。

具体的，壳体201下部外壁套设有第一密封套205，第一密封套205套设在内筒102的顶部开口壁上，第一密封套205增加壳体201与内筒102的密封性，防止放射性粉尘从内筒102开口处泄露，起到密封作用。

具体的，壳体201上部外壁套设有凸台206，凸台206上设有第二密封套207，第二密封套207套设在外筒101顶部开口壁上且紧密贴合；第二密封套207增加壳体201与外筒101的密封性，防止放射性粉尘从外筒101开口处泄露，起到双重密封作用。

实施例2

参见图5至图6，本实施例2与实施例1的区别在于，壳体201上部外壁设有外螺纹，外筒101顶部开口内壁上设有对应的内螺纹，壳体201与外筒101螺纹连接，采用螺纹连接方式结构简单、便于拆卸、安装稳定、成本低，同时也不易泄露。

本发明原理：

将本装置的双头空气放大器3的进气口301与外部气源连接，进尘口302与外部粉尘收集源连接，套筒202与外部排气管连接。

放射性粉尘通过进尘口302进入到旋风分离器2内，由于进尘口302处设有引流板203，引流板203对放射性粉尘起到引导作用，引导放射性粉尘顺着呈螺旋状的导向板204向下运动，而进入的放射性粉尘经进气口301的外部气源的风力加速，在旋风分离器2内呈螺旋状向下高速旋转，放射性粉尘中的固体颗粒在离心力的作用下，被甩向内壁，固体颗粒一旦与内壁接触，便失去惯性力，通过旋风分离器2底部的出料口落入到内筒102内，分离出的空气旋转向中心运动，经套筒202连接的外部排气管向外部排出；由于外筒101为射线屏蔽材料制成的外筒101，可以防止内筒102内的放射性粉尘产生的核辐射，并且内筒102和旋风分离器2的底部紧密贴合，还可以防止放射性粉尘进入到外筒101和内筒102之间的空腔内，对内筒102起到密封作用，而外筒101与旋风分离器2的下部拆卸式连接，使本装置能够及时拆卸，便于处理内筒102的放射性粉尘，且结构简单，使用方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。