一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置

摘要

本发明属于放射性环境调查技术领域，具体涉及一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置，包括圆柱形的储水桶，所述储水桶上端开口、下端封闭，所述储水桶内装有原油，所述储水桶内部设有过滤部和搅动部，所述搅动部安装在过滤部下方。本发明利用原油吸附出原本悬浮于水样中的悬浮杂质，通过所述搅动部带动储水桶内的水样上下循环形成第一水流，第一水流洗去底泥样的同时将沉入水样中的杂草带回至原油表面，实现杂草与底泥样分离的效果；通过所述过滤部防止杂草下落至搅动部，并将底泥样过滤；同时所述过滤部利用第一水流上下运动，协助杂草上浮；经本装置分离采集后的水样和底泥样可直接用于检测。

说明书

技术领域

本发明属于放射性环境调查技术领域，具体涉及一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置。

背景技术

放射性样品的采集有累积采样和瞬间采样两种方式。一般来说，样品的采集方法与非放射性环境样品的采样方法没有大的差异，尤其对水样、土壤、生物样品的采集更是如此。当需采集的放射性样品为水样和底泥样，而待采集的放射性样品的主要成分是水、泥土、杂草以及悬浮杂质时；在放射性环境中采集样品时需分离杂草和悬浮杂质，才能得到能够直接检测的水样和底泥样，同时样品中存在放射性物质，其产生α射线和β射线会对采集人员造成伤害。

公开号为CN112230268A的专利公开了一种核电厂放射性样品采集装置，该装置取样站本体为圆柱体，柱体内部为倒T型中空；倒T型空间横向两头与取样支管线分别相连，纵向中间空间上部放置密封部件；取样针筒向取样站本体取样。该装置减少核电厂取样人员剂量、消除废液排放、节省样品流失以及消除了样品中氢气在手套箱中积聚氢爆的风险隐患。该装置也适用于其他非放的有毒有害液体和气体取样，均可达到消除取样废液，大幅降低有毒有害流体吸入或扩散的效果。但是，仍然存在下列问题：

现有采集方式为通过穿戴着防护服的人员以人工的方式分离出杂草，人员虽有防护服保护，但还是无法长时间百分百防护；同时，也无法将悬浮杂质与杂草同时除去，采集效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置，用以解决现有采集方式为通过穿戴着防护服的人员以人工的方式分离出杂草，人员虽有防护服保护，但还是无法长时间百分百防护；同时，也无法将悬浮杂质与杂草同时除去，采集效率低等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置，包括圆柱形的储水桶，所述储水桶上端开口、下端封闭，所述储水桶内装有原油，所述储水桶内部设有过滤部和搅动部，所述搅动部安装在过滤部下方。

进一步，所述搅动部又包括设于储水桶中心处的搅动传动轴，所述搅动传动轴上端连接有转动动力源，所述搅动传动轴下部设有搅动组件、搅拌组件和搅混组件，所述搅拌组件在搅动组件和搅混组件之间，且所述搅拌组件与搅动传动轴活动连接；所述搅动组件和搅混组件均与搅动传动轴固定连接，且所述搅动组件设于搅拌组件上方，所述搅混组件设于搅拌组件下方；

所述搅动部的侧边与储水桶的内壁之间留有间隙，所述搅动组件的直径小于搅拌组件的直径。

进一步，所述搅动组件又包括锥形座，所述锥形座轴线处开设有搅动通孔且锥顶朝上安装；

所述锥形座的侧壁圆周均布有若干个搅动曲面片；

所述搅拌组件又包括安装圆盘，所述安装圆盘的圆心处开设有搅拌通孔；

所述安装圆盘上表面圆周均布有若干个搅拌曲面片，所述搅拌曲面片为条状弧形。

进一步，所述搅混组件又包括上圆盘、搅混曲面片和下圆盘，所述上圆盘通过搅混曲面片固定在下圆盘上方，所述上圆盘与下圆盘平行，且所述上圆盘的直径小于下圆盘的直径；

所述上圆盘和下圆盘的圆心处均开设有搅混通孔，所述搅混曲面片为条状弧形且圆周均布设置。

进一步，所述过滤部又包括滤盘，所述的滤盘包括锥形过滤板和圆形围板，所述锥形过滤板的锥尖向下，所述锥形过滤板的顶部外缘与圆形围板的顶部口沿一体成型，所述圆形围板的外壁与储水桶的内壁接触并与储水桶的内壁滑动连接；所述锥形过滤板开设有若干个滤孔，且所述锥形过滤板中心处开设有滑孔；所述搅动传动轴穿过滑孔并与锥形过滤板滑动连接。

进一步，所述滤盘下部设有桨叶和套筒，所述桨叶设置为倾斜状，所述桨叶的内端固定在套筒的筒壁上，所述桨叶的外端固定在圆形围板的内壁上，所述搅动传动轴穿过套筒并与套筒滑动连接。

进一步，所述桨叶与水平面的夹角为a，28.5°≤a≤42.4°。

进一步，所述原油的API值为b，10＜b≤22.3。

进一步，还包括传送组件，所述传送组件的进料端固定在储水桶上方的边缘处，所述传送组件的出料端悬空，且所述传送组件上等距地固定有若干个勾爪。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本装置在使用时，将放射性样品从储水桶上方投入，水样和底泥样穿过原油沉入到储水桶底部，部分杂草直接洗去泥土漂浮在原油上方，而另一部分杂草携带底泥样悬浮水样中；利用原油吸附出原本悬浮于水样中的悬浮杂质，使悬浮杂质停留在原油中。

2.转动动力源带动搅动传动轴转动，进而带动搅动组件和搅混组件转动；搅动组件在储水桶中心处产生向上的第一水流，储水桶内壁附近的水样向中心处的低压区流动，从而冲击搅拌组件，使其旋转从而形成循环的第一水流；而泥土则从间隙中落向储水桶底部。

3.利用原油密度小于水样密度，使原油始终在水样上方，同时原油远大于水的粘稠度，吸附出原本悬浮于水样中的悬浮杂质，使悬浮杂质停留在原油中。

4.搅动部带动储水桶内的水样上下循环形成第一水流，第一水流洗去底泥样的同时将沉入水样中的杂草带回至原油表面，实现杂草与底泥样分离的效果。

5.过滤部一方面能够防止杂草下落至搅动部，并将底泥样过滤；另一方面，过滤部还能够利用第一水流上下运动，协助杂草上浮，分离采集后的水样和底泥样可直接用于检测。

6.搅拌组件具有整合第一水流，使第一水流稳定向上流动的作用；搅混组件能够形成第二水流，第二水流在搅拌组件和搅混组件之间循环，第二水流能够保证搅混组件下方的水相对静止，减少搅混组件下方的底泥样因搅动部运作造成的悬浮现象，以实现泥土在搅混组件下方沉积。锥形座和搅动曲面片旋转时能够形成平稳向上的第一水流；安装圆盘不仅能够提供安装固定搅拌曲面片的作用，而且还能够阻断第一水流向下流动的趋势，使第一水流始终保持向上流动，同时，条状弧形的搅拌曲面片能够使第一水流稳定地向上运动，提高了第一水流流动的稳定性。

7.第一水流在竖直平面上为中部向上、边缘向下的循环水流，第一水流在水平面上为绕储水桶轴线转动的旋转水流，第一水流的运动方式为循环水流和旋转水流矢量叠加；滤盘在中心处循环水流向上的推动作用下抬升，而桨叶在旋转水流的作用下转动，并由于桨叶设置为倾斜状，旋转水流还能在桨叶上产生向上的分力，进而提升第一水流对滤盘的抬升效果。

8.传送组件启动后，杂草可自动被勾爪抓出，实现自动化采集，避免人员接触放射性物质，提高了安全性。

附图说明

图1为本发明一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置实施例的立体结构示意图；

图2为本发明一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置实施例的平面结构示意图；

图3为图2中A-A处的剖视结构示意图；

图4为本发明一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置实施例中过滤部和搅动部的立体装配结构示意图；

图5为本发明一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置实施例中过滤部的立体结构示意图；

说明书附图中的附图标记包括：

储水桶1、过滤部2、搅动部3、原油4；

传送组件11；

滤盘21、桨叶22、套筒23；

滑孔211、滤孔212；

传动轴31、搅动组件32、搅拌组件33、搅混组件34；

锥形座321、搅动通孔322、搅动曲面片323；

安装圆盘331、搅拌通孔332、搅拌曲面片333；

上圆盘341、搅混曲面片342、下圆盘343、搅混通孔344。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

实施例一

如图1-图5所示，本发明的一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置，包括圆柱形的储水桶1，储水桶1上端开口、下端封闭，储水桶1内装有原油4，储水桶1内部设有过滤部2和搅动部3，搅动部3安装在过滤部2下方。

搅动部3又包括设于储水桶1中心处的搅动传动轴31，搅动传动轴31上端连接有转动动力源，搅动传动轴31下部设有搅动组件32、搅拌组件33和搅混组件34，搅拌组件33在搅动组件32和搅混组件34之间，且搅拌组件33与搅动传动轴31活动连接；搅动组件32和搅混组件34均与搅动传动轴31固定连接，且搅动组件32设于搅拌组件33上方，搅混组件34设于搅拌组件33下方；

搅动部3的侧边与储水桶1的内壁之间留有间隙，搅动组件32的直径小于搅拌组件33的直径。

搅动组件32又包括锥形座321，锥形座321轴线处开设有搅动通孔322且锥顶朝上安装；

锥形座321的侧壁圆周均布有若干个搅动曲面片323；

搅拌组件33又包括安装圆盘331，安装圆盘331的圆心处开设有搅拌通孔332；

安装圆盘331上表面圆周均布有若干个搅拌曲面片333，搅拌曲面片333为条状弧形。

搅混组件34又包括上圆盘341、搅混曲面片342和下圆盘343，上圆盘341通过搅混曲面片342固定在下圆盘343上方，上圆盘341与下圆盘343平行，且上圆盘341的直径小于下圆盘343的直径；

上圆盘341和下圆盘343的圆心处均开设有搅混通孔344，搅混曲面片342为条状弧形且圆周均布设置。

实施例二

如图1-图5所示，本发明的一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置，包括圆柱形的储水桶1，储水桶1上端开口、下端封闭，储水桶1内装有原油4，储水桶1内部设有过滤部2和搅动部3，搅动部3安装在过滤部2下方。

搅动部3又包括设于储水桶1中心处的搅动传动轴31，搅动传动轴31上端连接有转动动力源，搅动传动轴31下部设有搅动组件32、搅拌组件33和搅混组件34，搅拌组件33在搅动组件32和搅混组件34之间，且搅拌组件33与搅动传动轴31活动连接；搅动组件32和搅混组件34均与搅动传动轴31固定连接，且搅动组件32设于搅拌组件33上方，搅混组件34设于搅拌组件33下方；

搅动部3的侧边与储水桶1的内壁之间留有间隙，搅动组件32的直径小于搅拌组件33的直径。

过滤部2又包括滤盘21，滤盘21包括锥形过滤板和圆形围板，锥形过滤板的锥尖向下，锥形过滤板的顶部外缘与圆形围板的顶部口沿一体成型，圆形围板的外壁与储水桶1的内壁接触并与储水桶1的内壁滑动连接；锥形过滤板开设有若干个滤孔212，且锥形过滤板中心处开设有滑孔211；搅动传动轴31穿过滑孔211并与锥形过滤板滑动连接。

滤盘21下部设有桨叶22和套筒23，桨叶22设置为倾斜状，桨叶22的内端固定在套筒23的筒壁上，桨叶22的外端固定在圆形围板的内壁上，搅动传动轴31穿过套筒23并与套筒23滑动连接。

桨叶22与水平面的夹角为a，28.5°≤a≤42.4°。

实施例三

如图1-图5所示，本发明的一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置，包括圆柱形的储水桶1，储水桶1上端开口、下端封闭，储水桶1内装有原油4，储水桶1内部设有过滤部2和搅动部3，搅动部3安装在过滤部2下方。

原油4的API值为b，10＜b≤22.3。

实施例四

如图1-图5所示，本发明的一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置，包括圆柱形的储水桶1，储水桶1上端开口、下端封闭，储水桶1内装有原油4，储水桶1内部设有过滤部2和搅动部3，搅动部3安装在过滤部2下方。

还包括传送组件11，传送组件11的进料端固定在储水桶1上方的边缘处，传送组件11的出料端悬空，且传送组件11上等距地固定有若干个勾爪。

实施例五

如图1-图5所示，本发明的一种用于放射性环境调查水样和底泥样的综合采集装置，包括圆柱形的储水桶1，储水桶1上端开口、下端封闭，储水桶1内装有原油4，储水桶1内部设有过滤部2和搅动部3，搅动部3安装在过滤部2下方，且搅动部3和过滤部2均浸没在水样中。

本装置在使用时，将放射性样品从储水桶1上方投入，水样和底泥样穿过原油4沉入到储水桶1底部，部分杂草直接洗去泥土漂浮在原油4上方，而另一部分杂草携带底泥样悬浮水样中；原油4密度小于水样密度，使原油4始终在水样上方，同时利用原油远大于水的粘稠度，吸附出原本悬浮于水样中的悬浮杂质，使悬浮杂质停留在原油4中。搅动部3带动储水桶1内的水样上下循环形成第一水流，第一水流洗去底泥样的同时将沉入水样中的杂草带回至原油4表面，实现杂草与底泥样分离的效果。过滤部2一方面能够防止杂草下落至搅动部3，并将底泥样过滤；另一方面，过滤部2还能够利用第一水流上下运动，协助杂草上浮，分离采集后的水样和底泥样可直接用于检测。

搅动部3又包括设于储水桶1中心处的搅动传动轴31，搅动传动轴31上端连接有转动动力源，搅动传动轴31下部设有搅动组件32、搅拌组件33和搅混组件34，搅拌组件33在搅动组件32和搅混组件34之间，且搅拌组件33与搅动传动轴31活动连接；搅动组件32和搅混组件34均与搅动传动轴31固定连接，且搅动组件32设于搅拌组件33上方，搅混组件34设于搅拌组件33下方；

搅动部3的侧边与储水桶1的内壁之间留有间隙，搅动组件32的直径小于搅拌组件33的直径。

这样的设计，转动动力源带动搅动传动轴31转动，进而带动搅动组件32和搅混组件34转动；搅动组件32在储水桶1中心处产生向上的第一水流，储水桶1内壁附近的水样向中心处的低压区流动，冲击搅拌组件33，使其旋转从而形成循环的第一水流；而泥土则从间隙中落向储水桶1底部。搅拌组件33具有整合第一水流，使第一水流稳定向上流动的作用；搅混组件34能够形成第二水流，第二水流在搅拌组件33和搅混组件34之间循环，第二水流能够保证搅混组件34下方的水相对静止，减少搅混组件34下方的底泥样因搅动部3运作造成的悬浮现象，以实现泥土在搅混组件34下方沉积。

搅动组件32又包括锥形座321，锥形座321轴线处开设有搅动通孔322且锥顶朝上安装；

锥形座321的侧壁圆周均布有若干个搅动曲面片323；

搅拌组件33又包括安装圆盘331，安装圆盘331的圆心处开设有搅拌通孔332；

安装圆盘331上表面圆周均布有若干个搅拌曲面片333，搅拌曲面片333为条状弧形。

搅混组件34又包括上圆盘341、搅混曲面片342和下圆盘343，上圆盘341通过搅混曲面片342固定在下圆盘343上方，上圆盘341与下圆盘343平行，且上圆盘341的直径小于下圆盘343的直径；

上圆盘341和下圆盘343的圆心处均开设有搅混通孔344，搅混曲面片342为条状弧形且圆周均布设置。

这样的设计，搅动传动轴31从上至下依次穿过搅动通孔322、搅拌通孔332和搅混通孔344；锥形座321和搅动曲面片323旋转时能够形成平稳向上的第一水流；安装圆盘331不仅能够提供安装固定搅拌曲面片333的作用，而且还能够阻断第一水流向下流动的趋势，使第一水流始终保持向上流动，同时，条状弧形的搅拌曲面片333能够使第一水流稳定地向上运动，提高了第一水流流动的稳定性。

过滤部2又包括滤盘21，滤盘21包括锥形过滤板和圆形围板，锥形过滤板的锥尖向下，锥形过滤板的顶部外缘与圆形围板的顶部口沿一体成型，圆形围板的外壁与储水桶1的内壁接触并与储水桶1的内壁滑动连接；锥形过滤板开设有若干个滤孔212，且锥形过滤板中心处开设有滑孔211；搅动传动轴31穿过滑孔211并与锥形过滤板滑动连接。

这样的设计，滤盘21能够将杂草过滤，使杂草分离在滤盘21上方，并利用第一水流向上抬升。

滤盘21下部设有桨叶22和套筒23，桨叶22设置为倾斜状，桨叶22的内端固定在套筒23的筒壁上，桨叶22的外端固定在圆形围板的内壁上，搅动传动轴31穿过套筒23并与套筒23滑动连接。

这样的设计，第一水流在竖直平面上为中部向上、边缘向下的循环水流，第一水流在水平面上为绕储水桶1轴线转动的旋转水流，第一水流的运动方式为循环水流和旋转水流矢量叠加；滤盘21在中心处循环水流向上的推动作用下抬升，而桨叶22在旋转水流的作用下转动，并由于桨叶22呈倾斜状安装，旋转水流还能在桨叶22上产生向上的分力，进而提升第一水流对滤盘21的抬升效果。

桨叶22与水平面的夹角为a，28.5°≤a≤42.4°。

a为0°时，桨叶22呈水平状；a为90°时，桨叶22呈竖直状，a过大或者过小均无法有效利用旋转水流向上的分力；设旋转水流向上的分力为f1，旋转水流向下的分力为f2，旋转水流的合力为F，则有：

f1＝F*sina2；

f2＝F*cosa2；

经抬升力检测试验测试得到，a为28.5°时，f1＝0.477F；a为42.4°时，f1＝0.674F，a在此区间内时，f2对f1的影响最小。

原油4的API值为b，10＜b≤22.3。

原油4的API值等于10时，原油4的密度与水相同，这不会漂浮在水样上方，所以需使原油4的API值大于10；原油4的API值大于22.3时，原油4为中质原油，中质原油的密度和粘稠度均小于重质原油，中质原油吸附漂浮杂质的能力低于重质原油。

还包括传送组件11，传送组件11的进料端固定在储水桶1上方的边缘处，传送组件11的出料端悬空，且传送组件11上等距地固定有若干个勾爪。

这样的设计，传送组件11启动后，杂草可自动被勾爪抓出，实现自动化采集，避免人员接触放射性物质，提高了安全性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。