一種用于涂硼中子探測器的涂硼內膽的快速涂硼裝置及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及核輻射探測領域，提供一種用于涂硼中子探測器的涂硼內膽的快速涂硼裝置及其工作方法，該裝置包括步進電機、聯(lián)軸螺桿、端部壓緊盤、正電極芯體、輸出螺桿、石墨電刷；石墨電刷緊靠在涂硼內膽外壁，線接觸導電，加載負電極，基座、軸承、輸出螺桿、正電極芯體均為金屬導體，串聯(lián)一起導電，加載正電極，在加載的正負極電壓作用下，涂硼溶液中的硼絡合物會由正電極向負電極沉積析出，形成硼膜且厚度均勻。本發(fā)明裝置結構簡單，操作方便，密封可靠，可重復多次使用，節(jié)約制造成本，又提高涂硼裝置推廣性；涂硼裝置能自如準確的控制涂硼厚度，一致性好；同時將機電一體有機結合，自動程序化控制，提升涂硼中子探測器生產(chǎn)效率。
【專利說明】
一種用于涂硼中子探測器的涂硼內膽的快速涂硼裝置及其工 作方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及核輻射探測領域，具體的說是一種用于涂硼中子探測器的涂硼內膽的 快速涂硼裝置及其工作方法。
【背景技術】
[0002] 在核輻射探測領域，涂硼中子探測器是用于廠房核心區(qū)域的關鍵部件，使用量大， 應用廣泛。而涂硼中子探測器在制造過程中，技術瓶頸在于探測靈敏體即涂硼內膽的制作， 傳統(tǒng)涂硼技術存在著涂硼層涂層厚度無法控制，附著力差，周向軸向均勻不一，拆裝密封繁 瑣，報廢率高等一系列問題。因而提高涂硼質量和效率對涂硼中子探測器的制造具有重大 意義。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述【背景技術】的不足之處，提供一種邏輯控制式快速 涂硼裝置及其工作方法，解決涂硼中子探測器涂硼內膽在制造過程中的效率低下、質量不 穩(wěn)定等問題。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種用于涂硼中子探測器的涂硼內 膽的快速涂硼裝置，包括步進電機、聯(lián)軸螺桿、端部壓緊盤、正電極芯體、輸出螺桿、石墨電 刷;所述步進電機的輸出軸通過聯(lián)軸螺桿與正電極芯體一端相連，正電極芯體另一端與輸 出螺桿相連，涂硼內膽套設于正電極芯體外部且與正電極芯體同軸，涂硼內膽和正電極芯 體通過兩端的端部壓緊盤固定，內部形成用于注入涂硼溶液的密封腔體，所述石墨電刷緊 貼涂硼內膽外壁設置，涂硼內膽為金屬件，石墨電刷加載負電極，輸出螺桿、正電極芯體均 為金屬導體，輸出螺桿加載正電極，所述步進電機外接PLC控制箱。
[0005] 進一步的，涂硼裝置包括一組對稱布置的基座與軸承，所述步進電機通過固定短 螺釘固定在左側基座上，聯(lián)軸螺桿穿過裝配于左側基座上的軸承與步進電機的輸出軸連 接，輸出螺桿穿過裝配于右側基座上的軸承與右側基座相連，右側基座上設有接線夾，右側 基座、右側軸承、輸出螺桿、正電極芯體均為金屬導體，串聯(lián)一起導電，接線夾加載正電極， 聯(lián)軸螺桿為有機玻璃，與正電極芯體螺紋連接，保證與正電極芯體絕緣。
[0006] 進一步的，所述端部壓緊盤為有機玻璃，透光性好，便于人工觀測，其上設有內外 兩圈定位槽，正電極芯體定位于內圈定位槽，涂硼內膽定位于外圈定位槽，端部壓緊盤外側 設有用于裝配的壓緊螺環(huán);涂硼內膽兩端套接定位鎖緊環(huán)，定位鎖緊環(huán)通過四組固定長螺 釘與端部壓緊盤連接;所述端部壓緊盤內圈定位槽設有凹錐面，與聯(lián)軸螺桿、密封小圈、正 電極芯體組成內圈密封環(huán)，聯(lián)軸螺桿穿過端部壓緊盤中心孔，再套入密封小圈、連接正電極 芯體，利用端部壓緊盤上凹錐面擠壓密封小圈，密封成型。所述定位鎖緊環(huán)內圈設有凹錐 面，與端部壓緊盤、涂硼內膽、密封大圈組成外圈密封環(huán)。端部壓緊盤裝上涂硼內膽，涂硼內 膽裝有密封大圈、定位鎖緊環(huán)，利用定位鎖緊環(huán)凹錐面擠壓密封大圈，密封成型。
[0007] 進一步的，涂硼內膽內設有溫度傳感器，控制運行溫度。
[0008] 進一步的，在正對端部壓緊盤處設置有光電比色計。光電比色計透過端部壓緊盤 測量溶液濃度。
[0009] 本發(fā)明還提供一種上述的用于涂硼中子探測器的涂硼內膽的快速涂硼裝置的工 作方法，包括以下步驟： (1) PLC控制箱控制設于端部壓緊盤處的光電比色計測量涂硼溶液濃度C0; (2) PLC控制箱控制步進電機轉速，步進電機轉速正常，涂硼溶液硼絡合物充分懸浮混 合，轉速5 r/min，運轉時間3 min;步進電機轉速不正常，涂硼溶液混合不均，反饋PLC，重新 給定轉速； (3) 對涂硼溶液進行預熱，預熱時間2 min，直至溶液充分混合； (4) PLC控制箱控制直流電源，加載直流電壓100 V，電流正常，硼絡合物與涂硼內膽內 壁作用，形成硼膜，記錄電解時間5min，電流不正常，電泳現(xiàn)象不明顯或直接與基材發(fā)生作 用，反饋PLC，重新加載電壓； (5) PLC控制箱控制設于涂硼內膽內的溫度傳感器，設定硼絡合物在涂硼內膽內壁附著 的溫度界限為Tmax，iT<Tmax，涂硼結束，測量此時涂硼溶液濃度C1，切斷直流電源，當T多 Tmax，溫度傳感器報警，反饋PLC，重新加載電壓； (6) 根據(jù)測量記錄數(shù)據(jù)計算出涂硼厚度S=KX(C0-C1)，其中K=驟！為涂硼溶 液質量，d為涂硼內膽內徑，P為硼化物密度。
[0010] 上述方案中，步進電機通過聯(lián)軸螺桿帶動涂硼裝置繞正電極芯體旋轉，使得涂硼 溶液周向運動；步進電機外接PLC控制箱，可自由調節(jié)轉速和運行時間，操控范圍大，檔位 多，適用于不同的涂硼厚度和涂硼時間需求。
[0011]上述方案中，基座采用鋁合金，便于加工成型，成本低，分布于裝置兩端，支撐整個 涂硼裝置;基座為拱形結構，既減輕重量，又便于工具操作;基座中心孔裝配有軸承，支撐聯(lián) 軸螺桿及輸出螺桿，減小旋轉軸摩擦力;基座側面分布固定孔，定位固定步進電機。
[0012] 上述方案中，正電極芯體與輸出螺桿采用鋁合金，利用基座裝夾接線夾，加載正電 壓;涂硼內膽采用金屬件，利用石墨電刷與涂硼內膽外壁線接觸，加載負電壓;兩者構成了 涂硼裝置的正負電極。
[0013] 上述方案中，正電極芯體與涂硼內膽之間密封有涂硼溶液，涂硼溶液是經(jīng)精密配 比的硼電解液，利用電泳原理，硼電解液中硼絡合物帶正電會向負極移動，在涂硼內膽內壁 會析出硼化物，形成硼膜。
[0014] 上述方案中，涂硼裝置軸向水平，涂硼溶液均勻分布在密封腔體內，優(yōu)于豎直放置 時在重力影響下涂硼溶液軸向濃度分層，硼絡合物微粒軸向分布均勻，上下分層；同時步進 電機運轉在一定轉速，涂硼溶液的硼絡合物微粒受旋轉離心力和涂硼內膽內壁反作用力， 勻速碰撞接觸，規(guī)律繞動，硼絡合物微粒充分懸浮，周向混合均勻，使得涂硼溶液導電傳遞 性好，軸向周向分布一致，硼膜成型厚度均勻。
[0015] 本發(fā)明是基于涂硼中子探測器的快速涂硼裝置，結構簡單，操作方便，密封可靠， 可重復多次使用，節(jié)約制造成本，又提高涂硼裝置推廣性;涂硼裝置能自如準確的控制涂硼 厚度，一致性好;涂硼裝置將機電一體有機結合，自動程序化控制，提升涂硼中子探測器生 產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明邏輯控制式快速涂硼裝置的總體結構圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明邏輯控制式快速涂硼裝置的電氣關系圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明邏輯控制式快速涂硼裝置的涂硼原理圖。
[0019] 圖4為本發(fā)明邏輯控制式快速涂硼裝置的控制程序圖。
[0020] 其中：1.步進電機，2.固定短螺釘，3.聯(lián)軸螺桿，4.基座，5.軸承，6.壓緊螺環(huán)，7.固 定長螺釘，8.端部壓緊盤，9.定位鎖緊環(huán)，10.密封大圈，11.涂硼內膽，12.石墨電刷，13.涂 硼溶液，14.正電極芯體，15.密封小圈，16.輸出螺桿，17.接線夾。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0022] 如圖1所示，為本發(fā)明的總體結構的實施例。將聯(lián)軸螺桿3套上密封小圈15,與正電 極芯體14螺紋聯(lián)接一體，穿過端部壓緊盤8的中心孔，通過與壓緊螺環(huán)6旋合擠壓端部壓緊 盤8,形成軸向左端內圈密封，再將涂硼內膽11依次套上定位鎖緊環(huán)9,密封大圈10,與端部 壓緊盤8配合定位，并用固定長螺釘7擠壓擰緊，形成軸向左端外圈密封。將正電極芯體14右 端裝上輸出螺桿16,旋轉軸心至豎直方向，在空腔內倒入涂硼溶液13,涂硼內膽11先套上定 位鎖緊環(huán)9,密封大圈10,正電極芯體14再套上密封小圈15,端部壓緊盤8,壓緊螺環(huán)6,由內 至外裝配，形成軸向右端密封。旋轉軸心至水平方向，軸向左端聯(lián)軸螺桿3穿過裝配在基座4 上的軸承5,與基座4上步進電機1連接一體，軸向右端輸出螺桿16穿過裝配在基座4上的軸 承5,連接一體。
[0023] 如圖2所示，為本發(fā)明的電氣關系圖，石墨電刷12緊靠在涂硼內膽11外壁，線接觸 導電，加載負電極，接線夾17裝在右側基座4上，右側基座、軸承、輸出螺桿16、正電極芯體14 均為金屬導體，串聯(lián)一起導電，加載正電極，在加載的正負極電壓作用下，涂硼溶液13中的 硼絡合物會由正電極向負電極沉積析出。
[0024] 如圖3所示，為本發(fā)明的涂硼原理圖，步進電機1帶動整個裝置旋轉，涂硼溶液13內 硼絡合物同時受旋轉離心力和涂硼內膽11內壁的反作用力作用，充分懸浮混合均勻，加載 直流電源，形成帶正電的硼絡合物微粒，在電場作用下，其會向負電極涂硼內膽內壁運動， 在涂硼內膽11內壁沉積析出，形成硼膜且厚度均勻。
[0025] 如圖4所示，為本發(fā)明的控制程序圖，包括以下步驟： (1) PLC控制箱控制設于端部壓緊盤處的光電比色計測量涂硼溶液濃度C0; (2) PLC控制箱控制步進電機轉速，步進電機轉速正常，涂硼溶液硼絡合物充分懸浮混 合，轉速5 r/min，運轉時間3 min;步進電機轉速不正常，涂硼溶液混合不均，反饋PLC，重新 給定轉速； (3) 對涂硼溶液進行預熱，預熱時間2 min，直至溶液充分混合； (4) PLC控制箱控制直流電源，加載直流電壓100 V，電流正常，硼絡合物與涂硼內膽內 壁作用，形成硼膜，記錄電解時間5min，電流不正常，電泳現(xiàn)象不明顯或直接與基材發(fā)生作 用，反饋PLC，重新加載電壓； (5) PLC控制箱控制設于涂硼內膽內的溫度傳感器，設定硼絡合物在涂硼內膽內壁附著 的溫度界限為Tmax，iT<Tmax，涂硼結束，測量此時涂硼溶液濃度Cl，切斷直流電源，當T多 Tmax，溫度傳感器報警，反饋PLC，重新加載電壓； (6)根據(jù)測量記錄數(shù)據(jù)計算出涂硼厚度S=KX(C0-C1)，其中K=導· 為涂硼溶 液質量，d為涂硼內膽內徑，P:為硼化物密度。
[0026]本說明書中未作詳細描述的內容，屬于本專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【主權項】
1. 一種用于涂棚中子探測器的涂棚內膽的快速涂棚裝置，其特征是:包括步進電機、聯(lián) 軸螺桿、端部壓緊盤、正電極忍體、輸出螺桿、石墨電刷;所述步進電機的輸出軸通過聯(lián)軸螺 桿與正電極忍體一端相連，正電極忍體另一端與輸出螺桿相連，涂棚內膽套設于正電極忍 體外部且與正電極忍體同軸，涂棚內膽和正電極忍體通過兩端的端部壓緊盤固定，內部形 成用于注入涂棚溶液的密封腔體，所述石墨電刷緊貼涂棚內膽外壁設置，涂棚內膽為金屬 件，石墨電刷加載負電極，輸出螺桿、正電極忍體均為金屬導體，輸出螺桿加載正電極，所述 步進電機外接化C控制箱。2. 根據(jù)權利要求1所述的用于涂棚中子探測器的涂棚內膽的快速涂棚裝置，其特征是： 包括一組對稱布置的基座與軸承，所述步進電機通過固定短螺釘固定在左側基座上，聯(lián)軸 螺桿穿過裝配于左側基座上的軸承與步進電機的輸出軸連接，輸出螺桿穿過裝配于右側基 座上的軸承與右側基座相連，右側基座上設有接線夾，右側基座、右側軸承、輸出螺桿、正電 極忍體均為金屬導體，串聯(lián)一起導電，接線夾加載正電極，聯(lián)軸螺桿為有機玻璃，與正電極 忍體螺紋連接。3. 根據(jù)權利要求1所述的用于涂棚中子探測器的涂棚內膽的快速涂棚裝置，其特征是： 所述端部壓緊盤為有機玻璃，其上設有內外兩圈定位槽，正電極忍體定位于內圈定位槽，涂 棚內膽定位于外圈定位槽，端部壓緊盤外側設有用于裝配的壓緊螺環(huán);涂棚內膽兩端套接 定位鎖緊環(huán)，定位鎖緊環(huán)通過四組固定長螺釘與端部壓緊盤連接;所述端部壓緊盤內圈定 位槽設有凹錐面，與聯(lián)軸螺桿、密封小圈、正電極忍體組成內圈密封環(huán)，所述定位鎖緊環(huán)內 圈設有凹錐面，與端部壓緊盤、涂棚內膽、密封大圈組成外圈密封環(huán)。4. 根據(jù)權利要求1所述的用于涂棚中子探測器的涂棚內膽的快速涂棚裝置，其特征是： 涂棚內膽內設有溫度傳感器。5. -種如權利要求1所述的用于涂棚中子探測器的涂棚內膽的快速涂棚裝置的工作方 法，其特征是該方法包括W下步驟： (1) PLC控制箱控制正對于端部壓緊盤處設置的光電比色計測量涂棚溶液濃度C0; (2) PLC控制箱控制步進電機轉速，步進電機轉速正常，涂棚溶液棚絡合物充分懸浮混 合;步進電機轉速不正常，涂棚溶液混合不均，反饋化C，重新給定轉速； (3) 對涂棚溶液進行預熱，直至溶液充分混合； (4) PLC控制箱控制直流電源，加載直流電壓，電流正常，棚絡合物與涂棚內膽內壁作 用，形成棚膜；電流不正常，電泳現(xiàn)象不明顯或直接與基材發(fā)生作用，反饋化C，重新加載電 壓； 巧)PLC控制箱控制設于涂棚內膽內的溫度傳感器，設定棚絡合物在涂棚內膽內壁附著 的溫度界限為1'1113^，當1'<1'1113^，涂棚結束，測量此時涂棚溶液濃度C1，切斷直流電源，當 Tmax，溫度傳感器報警，反饋化C，重新加載電壓； (6)根據(jù)測量記錄數(shù)據(jù)計算出涂棚厚度5=KX(C0-C1)，其中Κ=魏淺死雜沒考i)，M為涂棚 溶液質量，d為涂棚內膽內徑雜為棚化物密度。
【文檔編號】G01T3/00GK106094007SQ201610641764
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月8日 公開號201610641764.8, CN 106094007 A, CN 106094007A, CN 201610641764, CN-A-106094007, CN106094007 A, CN106094007A, CN201610641764, CN201610641764.8
【發(fā)明人】王東芹, 王益元, 何莉, 徐江濤, 曾樂, 孫光智, 胡昌立, 林江景
【申請人】中國船舶重工集團公司第七一九研究所