一种基于水中放射性核素富集纯化装置的自密封结构

技术领域

本发明涉及密封技术领域，具体涉及一种基于水中放射性核素富集纯化装置的自密封结构。

背景技术

一般环境水体如海水、湖库水、河水、雨水、自来水中的放射性核素含量水平极低，根据不同的分析项目，需要对其进行特殊的富集或者纯化处理后才可以被精密的放射性测量仪器所探测。

当分析水体中γ放射性核素时，需要富集大体积的水体样品，而且处理效率越高越好，回收率越高越好，目前富集的方法主要有蒸发浓缩、共沉淀、树脂吸附等，耗时长一般较长，且操作较为复杂回收率不稳定。当分析水体中氚时，首先要降低水的电导率至10μs/cm，才可对其进行电解浓集氚，否则会极大缩短电解槽的寿命，所以需要对水进行纯化处理，将其电导率降至10μs/cm以下，目前主要应用的方法是常压蒸馏法，该方法步骤较多，耗时较长。

使用疏水的薄膜（液态水不能通过该薄膜），基于膜蒸馏的方法，一般通过纯化装置对水体样品进行纯化，但是，现有纯化装置密封性较差，更换滤膜时不易拆卸，通常现有技术中的膜蒸馏的膜框架密封结构为多个螺杆分别通过螺柱进行固定，采用这种方法尽管可以紧密固定膜框架，然而由于膜蒸馏在处理过程中进行一段时间之后需要对膜进行更换，现有的螺柱固定在拆卸时会导致诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于水中放射性核素富集纯化装置的自密封结构，以解决上述背景中问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于水中放射性核素富集纯化装置的自密封结构，包括冷却器，所述冷却器的上方设置有蒸发器，且蒸发器为无底结构，所述蒸发器与冷却器之间设置有膜架且膜架的中部设置有疏水膜，所述蒸发器的下方呈矩形阵列设置有若干锁紧固定杆，所述锁紧固定杆的外侧等间距设置有若干锁紧环；

所述冷却器的上方呈矩形阵列开设有若干锁紧插口，所述锁紧插口内的一侧开设有隐藏腔且隐藏腔的内部转动设置有锁紧柱，所述锁紧柱靠近锁紧插口的一侧设置有锁紧限位块。

作为本发明进一步的方案：所述隐藏腔远离锁紧插口的一侧对称设置有稳固弹簧，所述锁紧柱远离锁紧插口的一侧对称设置有稳定柱，所述稳定柱插接设置于稳固弹簧的端部。

作为本发明进一步的方案：所述稳固弹簧为锥形弹簧。

作为本发明进一步的方案：所述锁紧柱的两侧对称设置有分离块，所述冷却器的侧面开设有按压槽且按压槽内滑动设置有拆装块，所述拆装块的侧面对称设置有分离推杆，两个所述分离推杆分别与分离块滑动连接。

作为本发明进一步的方案：所述分离推杆靠近拆装块的一端且位于按压槽的内部套接设置有复位弹簧。

作为本发明进一步的方案：所述锁紧插口内的底部设置有弹出弹簧。

作为本发明进一步的方案：所述锁紧限位块的上表面呈圆弧形，所述锁紧环的下表面呈圆弧形。

作为本发明进一步的方案：所述膜架的两侧分别对称设置有用于密封的密封垫。

作为本发明的另一个方面：

提供一种基于水中放射性核素富集纯化装置的自密封结构，包括冷却器，所述冷却器的上方设置有蒸发器，且蒸发器为无底结构，所述蒸发器与冷却器之间设置有膜架且膜架的中部设置有疏水膜，所述冷却器的边框设置有开口向上的凹槽，所述蒸发器的边框设置有开口向下的凹槽，

所述冷却器和所述蒸发器的边缘凹槽截面呈三角形；

所述膜架被配置为密封地连接疏水膜，所述疏水膜位于膜架内部，所述膜架的边缘截面呈十字结构，所述十字结构的内端密封连接所述疏水膜，所述十字结构的上端和所述蒸发器边缘的凹槽密封压紧，所述十字结构的下端和所述冷凝器边缘的凹槽密封压紧；所述十字结构的上端和下端呈锥台型结构，锥台由顶部半圆和两边对称的斜边结构一体组成；所述的锥台型结构斜边与水平面的夹角大于所述蒸发器和所述冷却器边缘同一侧凹槽的斜边与水平面夹角；所述蒸发器和所述冷却器边缘凹槽截面为三角结构；所述十字结构的外端的厚度大于等于所述十字结构的内端的厚度。

进一步地，所述蒸发器的下方呈矩形阵列设置有若干锁紧固定杆，所述锁紧固定杆的外侧等间距设置有若干锁紧环；

所述冷却器的上方呈矩形阵列开设有若干锁紧插口，所述锁紧插口内的一侧开设有隐藏腔且隐藏腔的内部转动设置有锁紧柱，所述锁紧柱靠近锁紧插口的一侧设置有锁紧限位块。

进一步地，所述隐藏腔远离锁紧插口的一侧对称设置有稳固弹簧，所述锁紧柱远离锁紧插口的一侧对称设置有稳定柱，所述稳定柱插接设置于稳固弹簧的端部。

进一步地，所述稳固弹簧为锥形弹簧。

进一步地，所述锁紧柱的两侧对称设置有分离块，所述冷却器（1）的侧面开设有按压槽且按压槽内滑动设置有拆装块，所述拆装块的侧面对称设置有分离推杆，两个所述分离推杆分别与分离块滑动连接。

进一步地，所述分离推杆靠近拆装块的一端且位于按压槽的内部套接设置有复位弹簧。

进一步地，所述锁紧插口内的底部设置有弹出弹簧。

进一步地，所述锁紧限位块的上表面呈圆弧形，所述锁紧环的下表面呈圆弧形。

进一步地，所述膜架的两侧分别对称设置有用于密封的密封垫。

本发明的有益效果：

本发明中，在冷却器的一端设置纯化收集口且纯化收集口的端部贯通于冷却器的上表面，用于收集液化冷凝之后的纯化水；在对水体样品进行加热蒸发的过程中，水体样品蒸发的水蒸气贯穿通过疏水膜并进入至疏水膜与冷却器之间，然后水蒸气与冷却器的上表面进行接触，液化为液态水，此时，液态水由纯化收集口中流出；最后便可以对纯化后的水进行收集；同时可以对水体样品在蒸发器内进行富集，在对水体样品进行富集时；可以通过流量计对蒸发器流入流出的水流进行监测，同时对纯化之后的水流进行监测计算，可以根据需要决定水体样品被富集的倍数；

本发明中，在冷却器的上表面开设若干平行设置的纯化流道，若干纯化流道的中部通过一条相互垂直的纯化流道贯通且端部与纯化收集口连接，此时，当水蒸气穿过疏水膜与冷却器的上表面进行接触并冷凝为液态纯化水之后可以经过纯化流道进行流动，并经过集流孔然后再由纯化收集口流出，使得纯化水可以有效的流入至纯化收集口，在冷却器上相邻纯化流道之间冷却器表面设置有对称的加速斜面，加速斜面的较低的一侧分别与纯化流道接触，一方面加速斜面倾斜设计，有效的增加了透过疏水膜之后与冷却器上表面的接触面积，加快了冷凝效率，另一方面，加速斜面可以加快位于冷却器上表面冷凝之后的纯化水的流动速度，使得位于冷却器表面的纯化水可以快速的进行收集；

本发明中，通过将锁紧固定杆插入锁紧插口内，然后通过锁紧限位块对锁紧固定杆外侧的锁紧环进行扣合，便可以将锁紧固定杆锁紧扣合于锁紧插口内，并且，在扣合过程，压合力越大，即锁紧固定杆向下移动的行程越多，即蒸发器与冷却器对膜架的挤压力更大，密封性更好，当需要对膜架及疏水膜进行更换时，直接通过按压拆装块，便可以通过分离推杆推动分离块进而使得锁紧柱远离锁紧插口，此时，锁紧限位块便与锁紧固定杆外侧的锁紧环进行分离，在弹出弹簧的作用下，可以将蒸发器向上顶起，此时便可以将膜架及上下两侧的密封垫进行抽出并更换，简单快捷。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构剖面示意图；

图2是本发明中冷却器俯视结构示意图；

图3是本发明中冷却器局部剖面结构示意图；

图4是本发明中冷却器与蒸发器连接结构局部剖面示意图；

图5是本发明中分离推杆与分离块连接结构示意图；

图6是本发明的膜组件密封处放大图。

图中：1、冷却器；10、冷却进水口；11、冷却出水口；12、纯化收集口；120、纯化流道；121、集流孔；122、加速斜面；13、锁紧插口；131、弹出弹簧；14、隐藏腔；15、锁紧柱；150、锁紧限位块；151、稳定柱；152、稳固弹簧；153、分离块；16、拆装块；160、按压槽；161、分离推杆；162、复位弹簧；2、蒸发器；20、水样进水口；21、水样出水口；22、锁紧固定杆；23、锁紧环；3、冷凝管；30、冷凝回流口；31、冷凝液出口；4、半导体冷热片；5、膜架；51、疏水膜；6、密封垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1所示，本发明为一种基于水中放射性核素富集纯化装置的自密封结构，包括冷却器1，在冷却器1的上方设置用于对样品水进行蒸发的蒸发器2，且蒸发器2为无底结构，然后，在蒸发器2的上方设置冷凝管3，再在冷却器1与蒸发器2之间设置膜架5且膜架5的中部设置疏水膜51，疏水膜51的上表面用于承载蒸发器2内的水体样品，疏水膜51具有疏水性，液态水无法穿过，气体可以穿过，设计中，膜架5与疏水膜51构成一个整体，可以进行一次性替换使用；

其中，在冷却器1的一端设置冷却出水口11，另一端设置冷却进水口10，再在冷凝管3的一端设置冷凝回流口30且冷凝回流口30通过管道与冷却出水口11连接，在另一端的上方设置冷凝液出口31，将冷凝液出口31通过管道与冷却进水口10连接，且管道上设置有用于对冷却水循环的水泵；

在蒸发器2的一端设置水样进水口20，另一端设置有水样出水口21，在水体样品进行富集时，水体样品由水样进水口20通入，在蒸发器2内进行蒸发富集，然后再由水样出水口21流出；

另外，在蒸发器2与冷凝管3之间设置有半导体冷热片4；半导体冷热片4的上方为冷端、下方为热端，工作时，对半导体冷热片4进行通电，此时半导体冷热片4的下方为热端，可以对蒸发器2进行加热，而半导体冷热片4的上方为冷端，可以对冷凝管3内的冷却液进行降温；

其次，在冷却器1的一端设置纯化收集口12且纯化收集口12的端部贯通于冷却器1的上表面，用于收集液化冷凝之后的纯化水；在对水体样品进行加热蒸发的过程中，水体样品蒸发的水蒸气贯穿通过疏水膜51并进入至疏水膜51与冷却器1之间，然后水蒸气与冷却器1的上表面进行接触，液化为液态水，此时，液态水由纯化收集口12中流出；最后便可以对纯化后的水进行收集；蒸发过程中，水体样品位于疏水膜51的上方，蒸发过程中，控制蒸发器2内的温度为80℃以上，然后控制冷凝液的温度为5℃；

然后便可以将蒸发器2内纯化之后被富集的水体样品进行取出，而在蒸发器2的内部是富集之后的水体样品，在对水体样品进行富集时；可以通过流量计对蒸发器2流入流出的水流进行监测，同时对纯化之后的水流进行监测计算，可以根据需要决定水体样品被富集的倍数。

实施例2

基于上述实施方案，在冷却器1的上表面对穿透疏水膜51的水蒸气进行冷却过程中，冷却之后的纯化水沿着冷却器1上表面流动，最后由纯化收集口12流出并进行收集，本实施例中：

如图2所示，在冷却器1的上表面开设若干平行设置的纯化流道120，若干纯化流道120的中部通过一条相互垂直的纯化流道120贯通且端部与纯化收集口12连接，此时，当水蒸气穿过疏水膜51与冷却器1的上表面进行接触并冷凝为液态纯化水之后可以经过纯化流道120进行流动，并经过集流孔121然后再由纯化收集口12流出，使得纯化水可以有效的流入至纯化收集口12；

基于本实施例的上述方案，如图3所示，本实施例中，还可以在冷却器1上相邻纯化流道120之间冷却器1表面设置有对称的加速斜面122，加速斜面122的较低的一侧分别与纯化流道120接触，一方面加速斜面122倾斜设计，有效的增加了透过疏水膜51之后与冷却器1上表面的接触面积，加快了冷凝效率，另一方面，加速斜面122可以加快位于冷却器1上表面冷凝之后的纯化水的流动速度，使得位于冷却器1表面的纯化水可以快速的进行收集。

实施例3

基于上述实施例，在对水体样品进行纯化的过程，为保证水体样品在进行蒸发纯化的过程中的良好密封性；因此，本实施例提供以下方案：

参照图4所示，在蒸发器2的下方呈矩形阵列设置若干锁紧固定杆22，锁紧固定杆22的外侧等间距设置若干锁紧环23；

同时，在冷却器1的上方呈矩形阵列开设若干锁紧插口13，在锁紧插口13内的一侧开设隐藏腔14，同时，在隐藏腔14的内部转动设置锁紧柱15，并在锁紧柱15靠近锁紧插口13的一侧设置锁紧限位块150；

其中，锁紧限位块150的上表面呈圆弧形，锁紧环23的下表面呈圆弧形，在锁紧环23随着锁紧固定杆22向下移动时，锁紧环23下表面先与锁紧限位块150的上表面进行接触，由于两个接触面均呈弧形面，因此，在按压过程中可以省力；

在对蒸发器2和冷却器1进行装配连接时，通过将锁紧固定杆22插入锁紧插口13内，然后通过锁紧限位块150对锁紧固定杆22外侧的锁紧环23进行扣合，便可以将锁紧固定杆22锁紧扣合于锁紧插口13内，并且，在扣合过程，压合力越大，即锁紧固定杆22向下移动的行程越多，即蒸发器2与冷却器1对膜架5的挤压力更大，密封性更好；

基于此，为保证膜架5的上下两侧在与蒸发器2和冷却器1进行接触时可以得到更好的密封性，在膜架5的两侧分别对称设置有用于密封的密封垫6，当蒸发器2越向下进行按压时，配合锁紧限位块150对锁紧环23的扣紧限位，可以进一步更好的保证其密封性。

实施例4

如图4和图5所示，本实施例基于上述实施例中对膜架5的密封性的要求，在隐藏腔14远离锁紧插口13的一侧对称设置稳固弹簧152，稳固弹簧152为锥形弹簧，保证稳固弹簧152在压缩弹起时的稳定性，在锁紧柱15远离锁紧插口13的一侧对称设置稳定柱151，且稳定柱151插接设置于稳固弹簧152的端部；

其次，在锁紧柱15的两侧对称设置分离块153，在冷却器1的侧面开设按压槽160且按压槽160内滑动设置拆装块16，再在拆装块16的侧面对称设置分离推杆161，两个分离推杆161分别与分离块153滑动连接。

然后，在分离推杆161靠近拆装块16的一端且位于按压槽160的内部套接设置复位弹簧162；

在对保证整个结构的密封结构时，直接通过将膜架5与上下两侧的密封垫6放置于蒸发器2和冷却器1之间，然后再将蒸发器2下方的锁紧固定杆22按压至冷却器1上的锁紧插口13中即可，密封简单，操作便捷；

当需要对膜架5及疏水膜51进行更换时，直接通过按压拆装块16，便可以通过分离推杆161推动分离块153进而使得锁紧柱15远离锁紧插口13，此时，锁紧限位块150便与锁紧固定杆22外侧的锁紧环23进行分离，拆装简单，方便高效。

实施例5

基于上述实施例，在保证膜架5便于密封拆卸的同时，在锁紧插口13内的底部设置一个弹出弹簧131，当锁紧固定杆22插入至锁紧插口13中之后，下端对弹出弹簧131进行按压，当拆装块16推动分离块153使锁紧限位块150与锁紧环23分离之后，在弹出弹簧131的作用下，可以将蒸发器2向上顶起，此时便可以将膜架5及上下两侧的密封垫6进行抽出并更换，简单快捷。

本发明的工作原理：

工作时，膜架5与两个密封垫6依次放置于蒸发器2和冷却器1之间，然后将蒸发器2下方的锁紧固定杆22按压至冷却器1上的锁紧插口13中；

再将水体样品由水样进水口20通入，对半导体冷热片4进行通电，此时半导体冷热片4的下方为热端，可以对蒸发器2进行加热，而半导体冷热片4的上方为冷端，可以对冷凝管3内的冷却液进行降温，冷凝管3内的冷凝液在外部循环泵的作用下，在冷凝管3与冷却器1之间进行循环流动，然后水体样品蒸发的水蒸气贯穿通过疏水膜51并进入至疏水膜51与冷却器1之间，然后水蒸气与冷却器1的上表面进行接触，液化为液态水，此时，液态水由纯化收集口12中流出；最后便可以对纯化后的水进行收集；

当需要对膜架5及疏水膜51进行更换时，直接通过按压拆装块16，便可以通过分离推杆161推动分离块153进而使得锁紧柱15远离锁紧插口13，此时，锁紧限位块150便与锁紧固定杆22外侧的锁紧环23进行分离，在弹出弹簧131的作用下，可以将蒸发器2向上顶起，此时便可以将膜架5及上下两侧的密封垫6进行抽出并更换。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。