基于真空吸盘固定式的微样取样设备

本发明涉及取样设备，尤其涉及一种基于真空吸盘固定式的微样取样设备。

背景技术：

1、在核能、电力、化工等行业中，存在许多压力容器及压力管道，这些设备长期在高温、高压、腐蚀、辐射等苛刻环境下工作，其材料会受到各种类型(例如：蠕变、疲劳)的损伤，导致材料力学性能逐步退化，当损伤累积一定程度后，设备将不能满足工作的要求，可能导致设备的失效破坏，这些失效经常会导致一些灾难性的后果。随着工业技术的发展，设备在苛刻环境下的工作安全性越来越收到关注，特别是对于材料在长期工作后能否继续保持安全工作所需要的强度与韧性是公众关注的重点问题，因此，如何对正在工作的设备进行取样，对其力学性能与损伤程度进行评价显得尤为重要。目前主流的检测方法包括：无损检测方法和微样取样检测方法，

2、1、无损检测方法(例如：超声检测、射线检测)：因其非破坏性和高灵活性而被广泛应用，但它仅能了解设备材料存在的缺陷情况，无法了解由于服役损伤产生的力学性能退化；

3、2、微样取样检测方法：其操作复杂、对取样设备的要求高，但能在取样基础上进行力学性能测试，提供材料力学性能的准确数据，这对于全面了解长期服役损伤后承压设备的安全性和可靠性至关重要，在需要精确测定材料力学性能退化与损伤程度的情况下，微样取样检测是不可或缺的，它允许工程师对长期服役后的材料进行深入的微观分析和性能测试，这是无损检测无法提供的；

4、因此，微样取样方法在确定材料的损伤程度和确保长期结构完整性方面发挥着决定性作用。

5、现有的微损取样方式主要为摆臂式取样方式，

6、1、其固定方式为磁吸式，即通过磁铁等带有磁性的固定件固定在待取样容器的表面；

7、2、由于摆臂式取样机的结构特点，体积大、质量重、操作不便、并且存在采样死角；

8、综上所述，在采样时，磁吸式固定方式无法将取样装置固定在非磁性金属、非金属取样容器(例如：不锈钢材质的取样容器、钛材质的取样容器)表面，因此，无法进行取样，同时，也难以在狭小空间内进行取样。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有微样取样装置无法在非磁性金属、非金属取样容器表面进行取样且无法在狭小空间进行取样的技术问题，本发明提供一种基于真空吸盘固定式的微样取样设备，通过对微样取样装置结构的改进，能够适用于不同类型取样容器的取样，且能够在狭小空间内进行取样。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于真空吸盘固定式的微样取样设备，包括：第一驱动件、微样取样机构以及真空吸盘固定机构，所述微样取样机构通过第一传动杆与所述第一驱动件的输出端相连接，所述第一驱动件能够驱动所述第一传动杆进行转动，使得所述微样取样机构绕着所述第一传动杆的轴心线a进行转动，所述真空吸盘固定机构包括：至少两个吸盘、至少两个吸盘支架以及至少两个连接板，所述吸盘与所述吸盘支架相连接，所述连接板与所述吸盘支架相连接，所述微样取样机构通过所述第一传动杆、第一支架与所述吸盘支架相连接，所述吸盘吸附在待取样容器表面，以对待取样容器表面进行取样作业。

3、由此，在微样取样时，通过吸盘将整个微样取样装置固定在待取样容器的表面，相比于磁吸式固定方式，该吸盘固定方式结构简单、便于操作，能够适应不同类型取样容器，且整个微样取样装置采用模块化设计，体积小、质量轻、易于携带，能够满足狭小空间的微样取样要求。

4、进一步地，所述真空吸盘固定机构还包括：气泵和压力表，所述气泵、所述压力表均安装在所述吸盘支架上，所述吸盘通过管道与所述气泵相连通，所述压力表与所述管道相连通，并用于监测所述吸盘的压力值。由此，通过气泵对吸盘的吸附力进行控制，以实现整个微样取样装置与待取样容器之间的安装与拆卸，使得整个微样取样装置突破现有取样机无法使用与非磁性材料的不足，适用于非磁性金属与非金属等材料，极大地提高了整个微样取样设备的通用性和实用性；通过压力表能够对吸盘的压力值进行监测，以确保在取样时，吸盘能够牢固的吸附在待取样容器的表面，整个微样取样装置始终保持稳定，不会相对待取样容器发生移动，能够提高取样的精确度。

5、进一步地，所述真空吸盘固定机构还包括：螺栓和密封硅胶垫片，所述吸盘与所述吸盘支架通过所述螺栓相连接，且吸盘支架与所述螺栓的连接处安装有密封硅胶垫片。由此，通过螺栓能够根据待取样容器表面的曲率更换与之相匹配的吸盘进行使用(即要求吸盘的曲率与待取样容器表面的曲率相一致)，以确保吸盘远离吸盘支架的侧面与待取样容器的表面紧密接触，待取样容器的表面与吸盘之间没有间隙，在取样时，能够进一步提高整个微损取样装置安装的牢固度；通过密封性能够确保吸盘内的气体不会发生泄露，使得吸盘具有良好的气密性。

6、进一步地，所述微样取样机构包括：第二驱动件、传动单元以及旋转取样刀头，所述第二驱动件的输出端与所述传动单元的输入端相连接，所述传动单元的输出端与所述旋转取样刀头相连接。

7、进一步地，所述微样取样机构还包括：第二支架，所述第二驱动件、所述传动单元以及所述旋转取样刀头均安装在所述第二支架上，所述第一传动杆贯穿所述第二支架，并与所述第二支架相连接。

8、进一步地，所述传动单元包括：第一齿轮、第二齿轮、第二传动杆、第一锥齿轮、第二锥齿轮以及第三传动杆，所述第二齿轮、所述第一锥齿轮分别安装在所述第二传动杆的两端，所述第二锥齿轮安装在所述第三传动杆的一端，且所述第二锥齿轮与所述旋转取样刀头相连接，所述第二传动杆与所述第二支架相连接，所述第三传动杆的另一端与所述第二支架转动连接；所述第一齿轮与所述第二驱动件的输出端相连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相啮合；所述第二驱动件能够驱动所述第三传动杆进行转动，使得所述旋转取样刀头绕着所述第三传动杆的轴心线b进行转动，以对待取样容器表面进行取样作业。由此，通过传动单元以使得第二驱动件输出端所在轴心线c与旋转取样刀头所在轴心线b不重合的设计方式，相比于第二驱动件输出端所在轴心线c与旋转取样刀头所在轴心线b相重合(即第二驱动件的输出端与旋转取样刀头直接连接)的设计方式，该方式空间利用更为高效，使得整个微样取样机构的设计更加紧凑，从而能够进一步缩小整个微样取样装置的体积；第二驱动件与旋转取样刀头通过传动单元间接连接的方式，能够便于取样人员根据所取样材料的属性，更换不同力矩的第二驱动件，以使得旋转取样刀头能够使用各种硬度与强度的材料，以保证取样过程的根据材料的强度特点选取最合适的驱动力矩，并能够确保旋转取样刀头不会发生损坏。

9、进一步地，所述第二支架包括：第一安装板、第二安装板、第三安装板以及两个第四安装板，所述第三安装板、所述第四安装板的两端分别与所述第一安装板、第二安装板相连接，所述第一传动杆贯穿所述第四安装板，并与所述第四安装板相连接；所述第二驱动件与所述第三安装板相连接，所述第二传动杆与所述第一安装板相连接，所述第三传动杆的另一端与所述第二安装板转动连接，所述旋转取样刀头位于所述第一安装板与所述第二安装板之间。

10、进一步地，所述旋转取样刀头为半球形，且所述旋转取样刀头靠近所述第二安装板的一侧开设有腔室，所述旋转取样刀头的半径为r。

11、进一步地，所述第三传动杆与所述第二安装板的连接点为a点，a点到所述第二安装板远离所述第三安装板侧边的距离为d；其中：d＜r。由此，在取样时，第二安装板不会将旋转取样刀头完全遮挡住，能够留有一点的空隙供旋转取样刀头进行取样。

12、进一步地，所述第一支架包括：第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部相连接，所述第一连接部与所述吸盘支架相连接，所述第一驱动件、所述第一传动杆均与所述第二连接部相连接。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、在微样取样时，通过吸盘将整个微样取样装置固定在待取样容器的表面，相比于磁吸式固定方式，该吸盘固定方式结构简单、便于操作，能够适应不同类型取样容器，且整个微样取样装置采用模块化设计，体积小、质量轻、易于携带，能够满足狭小空间的微样取样要求。