一种核用脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置，该装置含有伺服电机、气缸和直线滑台；气缸的活塞杆与直线滑台的滑动平台连结；气缸底部设有四通管，该四通管分别通过气体管路和电磁阀与高压气源、排空管和脉冲腿连接；在气缸出口处设有气缸压力探测点和气缸温度探测点。该装置的运行参数满足公式：其中为伺服电机旋转角时间函数；P(t)为伺服电机功率时间函数；p(t)为气缸内压力时间函数，T(t)为气缸内温度时间函数。本发明专利技术在产生气体脉冲过程中，不向外排气，减少了脉冲萃取柱的尾气处理工作量；气体脉冲波形实时可调，可产生任意连续的气体波形，具有良好的可操作性。具有良好的可操作性。具有良好的可操作性。
【技术实现步骤摘要】
一种核用脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置
[0001]本专利技术涉及一种空气脉冲发生装置，特别涉及一种核用脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置，属于动力机械
技术介绍
[0002]对于核用脉冲萃取柱，一般采用空气脉冲输入能量，具有高放条件下可靠工作、免维护的优点。但对于一般的脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置，采用恒压压缩空气经旋转阀的旋转通路选择形成气体脉冲。因为气体不断的经旋转阀吹入脉冲萃取柱的脉冲腿，为保证脉冲腿内空气恒量不溢出，需要对脉冲腿排气。由于脉冲腿内气体与放射性料液剧烈震荡，导致气体混入了大量的放射性核素，对这样的气体排空，会增加放射性尾气的处理量和难度。
[0003]因此，需要开发一种针对核用脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置，既保持采用空气脉冲向脉冲萃取柱输入能量的优点，同时在正常运行过程中不向外排气。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种核用脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置，可用于脉冲萃取柱的空气脉冲发生过程，使其不向外排气，以减少放射性尾气处理量。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种核用脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置，其特征在于：该装置含有伺服电机、气缸和直线滑台；所述伺服电机的输出轴与直线滑台的转动轴连接；气缸的活塞杆与所述直线滑台的滑动平台连结；在气缸底部设有四通管，该四通管分别通过气体管路和电磁阀与高压气源、排空管和脉冲腿连接；在气缸出口处设有气缸压力探测点和气缸温度探测点；
[0007]所述装置在发生空气脉冲时的运行参数满足以下关系：
[0008][0009]式中：为伺服电机旋转角时间函数；P(t)为伺服电机功率时间函数；p(t)为气缸内压力时间函数，T(t)为气缸内温度时间函数；t为运行时刻；Δt为伺服电机测控系统采样时间间隔；k为伺服电机旋转角与直线滑台位移之间的比例系数；n为气缸内气体的物质的量；R为理想气体常数；S为气缸内部的横截面积；C为直线滑台初始位移为0时伺服电机对应的旋转角。
[0010]进一步地，所述气缸的容积至少为脉冲腿气体管路和脉冲腿两者总容积的10倍。
[0011]优选地，所述气缸的轴线方向为竖直方向，且气缸的排气口朝下。所述的气缸外部包覆保温材料。
[0012]本专利技术具有以下优点及突出性技术效果：
①
该装置在发生空气脉冲时不向外排气，有效减少了放射性尾气的处理量。
②
气体脉冲波形实时可调，可产生任意连续的气体波形，具有良好的可操作性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术提供的一种脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置的结构原理示意图。
[0014]图中：1-伺服电机；2-滑动平台；3-气缸；4-四通管；5-高压气源气体管路；6-排空气体管路；7-脉冲腿气体管路；8-气缸压力探测点；9-气缸温度探测点；10-脉冲腿；11-脉冲萃取柱。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术的结构原理和具体实施做进一步说明。
[0016]图1为本专利技术提供的一种脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置的结构原理示意图，该装置含有伺服电机1、气缸3和直线滑台；所述伺服电机1的输出轴与直线滑台的转动轴连接；气缸的活塞杆与所述直线滑台的滑动平台2连结。
[0017]在气缸底部设有四通管4，该四通管中的一个管通过高压气源气体管路5和电磁阀与高压气源连接；另一管通过排空气体管路6和电磁阀与排空管连接；第三管通过脉冲腿气体管路7和电磁阀与脉冲腿10连接。
[0018]所述装置在发生空气脉冲时的运行参数满足以下关系：
[0019][0020]式中：为伺服电机旋转角时间函数,可在伺服电机控制上设定和测量；P(t)为伺服电机功率时间函数，P(t)可由伺服电机控制器测量得到；p(t)为气缸内压力时间函数，p(t)可由设在气缸内部的压力探测点测量得到；T(t)为气缸内温度时间函数；t为运行时刻；Δt为伺服电机测控系统采样时间间隔，为常量；k为伺服电机旋转角与直线滑台位移之间的比例系数，由机械设计确定的结构常量；n为气缸内气体的物质的量；R为理想气体常数；S为气缸内部的横截面积；C为直线滑台初始位移为0时伺服电机对应的旋转角，该旋转角是与本专利技术机械结构设计相关的常量。
[0021]本装置发生气体脉冲的工作机理如下：
[0022]当气缸内气体质量远大于气缸外气路的气体质量(所述气缸的容积至少为脉冲腿气体管路和脉冲腿两者总容积的10倍)时，气体脉冲的压力将取决于气缸内气体的压缩-膨胀过程。
[0023]设d(t)为伺服电机带动的活塞的位移时间函数，d(t)＝0是指活塞完全压入气缸的时刻；因为脉冲萃取柱柱高一般不会超过20米，所需气体脉冲压力也不会超过0.3MPa；同时，脉冲萃取柱的空气脉冲装置气体介质采用空气，温度为室温范围。在这样的条件下，可以将气缸内气体(空气)视为理想气体。因此，可以用理想气体状态方程描述本专利技术中的气缸内气体在活塞静止情况下的状态，即：
[0024]P(t)Sd(t)＝nRT(t)
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(II)
[0025]由于气体压缩过程放热，膨胀过程吸热，气体反复压缩-膨胀过程对外净热流量不大；脉冲萃取柱的气体脉冲频率一般是1Hz左右，相对于不锈钢的热传导过程是一个快过程，气缸的热流主要表现为内部循环，而不是对外流动；气缸材料采用不锈钢，导热性能不好，气缸外部包覆保温材料进一步降低气缸对外的热流量；所以，可以将气缸筒内气体的压缩-膨胀过程视为绝热过程。
[0026]对于活塞运动情况下，活塞将对气缸内气体做功，气体内能变化ΔU＝Q+W，对于绝
热过程，Q＝0。而活塞对气体做功W＝p(t)Δt。根据k和C的定义，有代入(II)式，并整理即可得到(I)式。
[0027]本专利技术的气缸轴线方向为竖直方向，且排气口方向朝下。气缸轴线方向选用竖直方向是为了避免因重力影响，活塞与气缸壁间摩擦力不平衡，磨损不平衡，而单侧漏气。排气口方向朝下，是因为由气路夹带的液滴可以重力沉降到底部，减少放射性沾污区域。
[0028]本专利技术正常工况不需要对外排气，也不需要补气。但当需要较大范围调整脉冲压力时，则需要改变气缸中的气体质量，这时就需要补气或者排气。另外，当气缸长时间工作后，会有一部分气体经动密封处泄露，也需要对气缸补气。本专利技术在气缸出口处设有气缸压力探测点8和气缸温度探测点9，并不需要额外的对气缸气体质量进行检测，因为通过监测伺服电机的工况、气体的温度和压力可以根据公式(I)回归算出气缸内气体质量。
[0029]本专利技术在整个气体脉冲产生过程中，气缸和气体回路不向外排气，减少了放射性尾气处理量。
[0030]由于(I)式中计算d(t)，仅要求P(t)≠0，而这是气缸内气体自然满足的条件。因此，按(I)式可以产生实时可调，任意连续的气体脉冲，本专利技术具有良好的可操作性。
[0031本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种核用脉冲萃取柱的空气脉冲发生装置，其特征在于：该装置含有伺服电机(1)、气缸(3)和直线滑台；所述伺服电机(1)的输出轴与直线滑台的转动轴连接；气缸的活塞杆与所述直线滑台的滑动平台(2)连结；在气缸底部设有四通管(4)，该四通管分别通过气体管路和电磁阀与高压气源、排空管和脉冲腿(10)连接；在气缸出口处设有气缸压力探测点(8)和气缸温度探测点(9)；所述装置在发生空气脉冲时的运行参数满足以下关系：式中：为伺服电机旋转角的时间函数；P(t)为伺服电机功率时间函数；p(t)为气缸内压力时间函数，T(t)为气缸内温度时间函数；t为运行时刻；Δt为伺服电机测控...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树威，陈靖，李少伟，王建晨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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