一种磁密封的辐射品安全储存装置发明专利

专利名称：一种磁密封的辐射品安全储存装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210141979.9

专利申请（专利权）人：南华大学
权利人地址：湖南省衡阳市蒸湘区常胜西路28号

专利发明（设计）人：发明人:何润程,汪弘,杨琰,赵晨希,钟义飞,杜章定,洪昌寿,李向阳,冯胜洋,罗世玉

专利摘要：本发明公开了一种磁密封的辐射品安全储存装置，包括：用于放置辐射品的壳体和用于密封壳体开口的壳帽；壳体和壳帽的内部均设置有防辐射板，上述壳体包括：设置在其内侧顶部的磁流体层，上述壳帽包括：设置在其上的控制电路和设置在其内部的电磁铁，电磁铁上缠绕有线圈，线圈连入控制电路之中；使用者可通过控制电路改变线圈内电流的大小，从而改变上述电磁铁的磁力，最终实现电磁铁与磁流体层的密封贴合。结构完善，易于操作，密封效果好。

主权利要求：
1.一种磁密封的辐射品安全储存装置，其特征在于，包括：用以放置辐射品的壳体和用以密封所述壳体的壳帽，所述壳体和所述壳帽的内部均设置有防辐射板；
所述壳体包括：设置在其内侧顶部的磁流体层；
所述壳帽包括：设置在其上的控制电路和设置在其内部的电磁铁，所述电磁铁上缠绕设置有线圈；所述控制电路可控制所述线圈内电流的大小，从而改变所述电磁铁的磁力，使所述电磁铁与所述磁流体层密封贴合；
所述控制电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、NPN三极管、电源模块、锂电池充放电模块和电流调节变阻器；
所述电源模块连接所述锂电池充放电模块的第一端，所述锂电池充放电模块的第二端连接所述第一电阻的第一端、第二电阻的第一端、线圈的第一端和所述NPN三极管的发射极，所述第一电阻的第二端同时连接所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端连接所述电流调节变阻器的第一端，所述调节变阻器的第二端连接所述NPN三极管的基极，所述线圈的第二端连接所述NPN三极管的集电极；所述NPN三极管的发射极接地；
所述控制电路还包括：第四电阻、第五电阻、第一指示灯、第二指示灯和PNP三极管；
所述PNP三极管的基极连接在所述电源模块的第二端，所述PNP三极管的发射极连接在所述锂电池放电模块的第二端，所述PNP三极管的发射极连接在所述第一指示灯的第一端，所述第一指示灯的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地；
所述第五电阻的第一端连接所述线圈的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二指示灯的第一端，所述第二指示灯的第二端接地；
所述控制电路还包括：第六电阻，所述第六电阻串联在所述锂电池充放电模块的第一端和所述PNP三极管的基极之间；所述第六电阻用以保护所述锂电池充放电模块运行。
2.根据权利要求1所述的磁密封的辐射品安全储存装置，其特征在于，所述壳体的外部设置有卡扣，所述卡扣用以将密封后的所述壳帽机械限位。
3.根据权利要求1或2所述的磁密封的辐射品安全储存装置，其特征在于，所述壳体和所述壳帽均设置为绝磁结构。 说明书 : 一种磁密封的辐射品安全储存装置技术领域[0001] 本发明涉及放射性物储存以及气体密封技术领域，特别是涉及一种磁密封的辐射品安全储存装置。背景技术[0002] 密封技术对于机电产品防止漏油、漏水、漏气，保证安全运行，提高性能和效率，节约能源，保护环境具有重大意义，在强调经济和社会可持续发展的21世纪，密封技术的重要性尤为明显。与此同时，实验室、医院等场所对于某些带有放射性物质或者危险物质的特殊样品的存放有着特殊的要求。[0003] 由于其可能释放出放射性气体，因此还需达到密封目的。一旦放射性物或者放射性气体泄露，则可能会损害人的身心健康或使周围环境遭受破坏。但在实验室、医院等工作人员实际工作时，放射性物的繁琐密封存储操作流程对人员的临时操作造成极大不便。[0004] 综上，如何利用磁流体密封技术对放射性特殊样品在方便于临时存取的同时，也具备长期安全密封存储功能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。[0005] 因此，如何提供一种安全密封储存辐射品的储存装置是本领域技术人员需要解决的技术问题。发明内容[0006] 本发明的目的是提供一种靠磁力密封的辐射品安全储存装置，装置密封效果好，使用便捷。[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种磁密封的辐射品安全储存装置，包括：用以放置辐射品的壳体和用以密封壳体的壳帽，壳体和壳帽的内部均设置有防辐射板；[0008] 壳体包括：设置在其内侧顶部的磁流体层；[0009] 壳帽包括：设置在其上的控制电路和设置在其内部的电磁铁，电磁铁上缠绕设置有线圈；控制电路可控制线圈内电流的大小，从而改变电磁铁的磁力，使电磁铁与磁流体层密封贴合。[0010] 可选地，控制电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、NPN三极管、电源模块、锂电池充放电模块和电流调节变阻器；[0011] 电源模块连接锂电池充放电模块的第一端，锂电池充放电模块的第二端连接第一电阻的第一端、第二电阻的第一端、线圈的第一端和NPN三极管的发射极，第一电阻的第二端同时连接第二电阻的第二端和第三电阻的第一端；第三电阻的第二端连接电流调节变阻器的第一端，调节变阻器的第二端连接NPN三极管的基极，线圈的第二端连接NPN三极管的集电极；NPN三极管的发射极接地。[0012] 可选地，控制电路还包括：第四电阻、第五电阻、第一指示灯、第二指示灯和PNP三极管；[0013] PNP三极管的基极连接在电源模块的第二端，PNP三极管的发射极连接在锂电池放电模块的第二端，PNP三极管的发射极连接在第一指示灯的第一端，第一指示灯的第二端连接第四电阻的第一端，第四电阻的第二端接地；[0014] 第五电阻的第一端连接线圈的第一端，第五电阻的第二端连接第二指示灯的第一端，第二指示灯的第二端接地。[0015] 可选地，控制电路还包括：第六电阻，第六电阻串联在锂电池充放电模块的第一端和PNP三极管的基极之间；第六电阻用以保护锂电池充放电模块运行。[0016] 可选地，壳体的外部设置有卡扣，卡扣用以将密封后的壳帽机械限位。[0017] 可选地，壳体和壳帽均设置为绝磁结构。[0018] 相对于上述背景技术，本发明设置有用于放置辐射品的壳体和用于密封壳体开口的壳帽；壳体和壳帽的内部均设置有防辐射板，上述壳体包括：设置在其内侧顶部的磁流体层，上述壳帽包括：控制电路和设置在其内部的电磁铁，电磁铁上缠绕有线圈，线圈连入控制电路之中；使用者可通过控制电路改变线圈内电流的大小，从而改变上述电磁铁的磁力，最终实现电磁铁与磁流体层的密封贴合。结构完善，易于操作，密封效果好。附图说明[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。[0020] 图1为本发明实施例所提供的磁密封的辐射品安全储存装置的结构示意图；[0021] 图2为本发明实施例所提供的磁密封的辐射品安全储存装置的局部放大图；[0022] 图3为本发明实施例所提供的壳体的俯视图；[0023] 图4为本发明实施例所提供的控制电路的电路图。[0024] 其中：[0025] 1‑壳体、2‑壳帽、3‑磁流体层、4‑电磁铁、5‑线圈、6‑卡扣、7‑壳帽铅板、8‑壳体铅板。具体实施方式[0026] 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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0027] 为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。[0028] 参考说明书附图1‑附图3，附图1为本发明实施例所提供的磁密封的辐射品安全储存装置的结构示意图、图2为本发明实施例所提供的磁密封的辐射品安全储存装置的局部放大图、图3为本发明实施例所提供的壳体的俯视图，包括：用于放置辐射品的壳体1和用于密封壳体1开口的壳帽2；壳体1和壳帽2的内部均设置有防辐射板，上述防辐射板具体为覆盖在壳体1内表面的壳体铅板8和覆盖在壳帽2内表面的壳帽铅板7。当然，防辐射板不仅限于设置为上述一种形式，此处不再展开。[0029] 上述壳体1包括：设置在其内侧顶部的磁流体层3，磁流体是一种胶体溶液，在均匀稳定磁场的作用下，可使磁流体充满设定的空间，建立起多级“O型密封圈”，因此可在复杂环境中实现贴合密封，是被世界广泛公认的“零泄漏”动密封先进技术。上述壳帽2包括：控制电路和设置在其内部的电磁铁4，电磁铁4上缠绕有线圈5，线圈5连入控制电路之中；整个结构使用的数据计算涉及到磁流体力学基本方程组，其包括考虑介质运动的电动力学方程组和考虑磁场力的流体力学基本方程组。并同时涉及电动力学方程组为麦克斯韦方程组、洛伦兹力公式和广义欧姆定律。[0030] 根据磁流体力学基本方程，可以计算出电磁铁4的对磁流体的磁性大小，再而根据电磁铁4磁性与电流的大小关系得出相对应的电流，从而选取出一定规律的电流大小，设置于电流开关选择处，从而通过电流来控制磁性，控制密封程度。即使用者可通过控制电路改变线圈5内电流的大小，从而改变上述电磁铁4的磁力。[0031] 需要注意的是，磁流体密封对不同性质的物体有不同的选择，从而使整个系统的密封性能可灵活的变动，本实施例中选择适用于强辐射场合中的醚基，其饱和蒸汽压很低和化学稳定性极强，适用于高真空和强辐射场合。当然，也可选用其他磁流体实现密封，本文不再展开。[0032] 进一步地，参考说明书附图4，图4为本发明实施例所提供的控制电路的电路图上述控制电路，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R6、NPN三极管Q1、电源模块、锂电池充放电模块U2和电流调节变阻器RP1；[0033] 电源模块连接锂电池充放电模块U2的第一端，锂电池充放电模块U2的第二端连接第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端、线圈5的第一端和NPN三极管Q1的发射极，第一电阻R1的第二端同时连接第二电阻R2的第二端和第三电阻R6的第一端；第三电阻R6的第二端连接电流调节变阻器RP1的第一端，调节变阻器RP1的第二端连接NPN三极管Q1的基极，线圈5的第二端连接NPN三极管Q1的集电极；NPN三极管Q1的发射极接地。开关SW1设置在锂电池充放电模块U2的第二端，用于控制电路的通断。电路结构明确，控制方式简单明了，便于使用者操作。[0034] 上述电源模块包括：交流电源J1和直流电源模块U1，J1是220V交流电的接线端口，由外部提供电源。U1用于将接入的220V交变电流转换为直流电流，提供给后级电路。上述电源模块的设置方式不仅限于上述一种，进而，控制电路的具体设置方式也不仅限于上述这一种形式，为实现调节线圈5电流的电路结构做出的更改均包含在保护范围内，即其具体的电路实现结构可根据实际需求更改，在此不再展开赘述。[0035] 进一步地，上述控制电路还包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第一指示灯LED1、第二指示灯LED2和PNP三极管Q2；[0036] PNP三极管Q2的基极连接在电源模块的第二端，PNP三极管Q2的发射极连接在锂电池放电模块U2的第二端，PNP三极管Q2的发射极连接在第一指示灯LED1的第一端，第一指示灯LED1的第二端连接第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端接地；[0037] 第五电阻R5的第一端连接线圈5的第一端，第五电阻R5的第二端连接第二指示灯LED2的第一端，第二指示灯LED2的第二端接地。利用两个指示灯实时反馈电路通断状况，从而反馈磁密封的状态，便于使用者观察。对于当前实施例而言，锂电池充放电模块U2的第二端包括：正输出端和负输出端；正输出端连接第一电阻R1的第一端、线圈5的第一端、第五电阻R5的第一端和PNP三极管Q2的发射极；负输出端连接第二电阻R2的第一端和NPN三极管Q1的发射极，以使电路正常运转，开关SW1连接在正输出端出口；当然，电路各个元件的设置方式不仅限于上述一种，根据元件的更换，电路的流通方式与正负极设置可进行适应性更改，本文在此不再赘述。[0038] 在本实施例中，电路的具体工作原理为：将电路接入220V交流外部电源时，U1持续对后级电路供能，PNP三极管Q2的基极为高电位，PNP三极管Q2为截至状态，断电指示灯LED1不亮；用户可以通过调节RP1变阻器对L1电磁铁线圈的电流进行控制，实现对电磁场大小的调节。[0039] 当电路接入的220V交流电源断开时，U1不能进行供电，此时PNP三极管Q2的基极电位变低，PNP三极管Q2为导通状态，断电指示灯LED1使用U2提供的电源发光。[0040] 进一步地，控制电路还包括：第六电阻R3，第六电阻R3串联在锂电池充放电模块U2的第一端和PNP三极管Q2的基极之间；锂电池充放电模块U2，当输入电流存在时，将会利用输入电流对锂电池B1和后级电路放电，实现供电与储电功能；当输入电流不存在时，将会使用锂电池B1储存的电流继续对后级电路放电，实现UPS功能。第六电阻R3用以保护锂电池充放电模块U2运行。为防止突发断电造成泄漏事故，设置了将锂电池中储备的电能重新释放给电路的设计，为断电的设备附加一段时间的电能供给，使磁密封效果延时断开，为操作者争取维护时间。[0041] 进一步地，上述壳体1的外部设置有卡扣6，在壳帽2和壳体1完全结合后，扣上卡扣6，再利用压紧结构例如：螺栓等，进行进一步压紧。同时，可通过卡扣和压紧结构组成的二级保护装置进行长期存储，以防断电后密封失效，达到安全冗余目的。[0042] 对于本实施例，在实际使用时，可按以下流程进行操作：[0043] 使用密封时，将一定量的放射性物置于本装置内，将壳帽2合上，将电源开关打开，电源开启，线圈5通电，电磁铁4产生磁性，与磁流体放置层3内的磁流体作用相吸而达到密封。长期保存时，将卡扣6扣到壳帽2上，并将螺栓旋紧达到进一步压紧壳帽2的效果，以防断电或电路产生故障后装置电磁失效从而磁流体无法作用而导致装置内放射性物品泄露。[0044] 开启时，可先关闭电源开关，此时电磁感应现象消失，磁性减弱逐渐消失，磁流体无法作用，接着，将螺栓旋开并打开卡扣6，此时，双重密封失效，开启壳帽2取出放射性物品。[0045] 在全部过程进行中，壳帽铅板7在防止放射性射线对控制电路造成损伤的同时防止放射性射线对环境造成污染。壳体铅板8则对装置内放射性物向四周所释放的放射性射线进行屏蔽。[0046] 当然，在实验室、医院等临时存储放射性物场景时，可仅通过开启电源开关使线圈5通电达到临时密封存储目的，当长期存储时则需将螺栓旋紧使装置处于双重锁定状态。[0047] 进一步地，上述壳体1和壳帽2均设置为绝磁结构，避免储存装置本身对磁密封效果产生影响，增加了设备的稳定性。[0048] 需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。[0049] 以上对本发明所提供的磁密封的辐射品安全储存装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专利地区：湖南

专利申请日期：2022-02-16

专利公开日期：2024-10-22

专利公告号：CN114300170B