用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、增速傳動(dòng)裝置、至少一套磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵、過濾器和冷卻器構(gòu)成，該傳動(dòng)裝置輸入端連接電動(dòng)機(jī)輸出軸，輸出端連接所有磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵泵軸，電動(dòng)機(jī)的電源接線端連接有變頻器。電動(dòng)機(jī)通過增速傳動(dòng)裝置帶動(dòng)磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)，確保染料溶液所需流量的輸出，磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵與過濾器配合使用,進(jìn)一步保證激光染料溶液在被抽送的過程中密封、無(wú)泄漏及無(wú)污染；冷卻器使高速噴流形成良好的光學(xué)液面，防止染料噴流薄膜的熱透鏡效應(yīng)和激光染料的溫度猝滅，變頻器除了可以調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，還能平穩(wěn)泵在啟動(dòng)和停止時(shí)的增速和減速工況，有效減少染料溶液的氣泡并增加泵的使用壽命。
【專利說(shuō)明】用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的循環(huán)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]同位素在國(guó)防建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究中具有重要的用途。特別是鈾235 (U235 )和氘等元素是原子能反應(yīng)堆、原子彈、氫彈的重要核燃料，但在天然原料中含量極少，例如鈾235在天然鈾中只含0.7%，而在原子能反應(yīng)堆中要求濃度2-3%，在原子彈使用中要求濃度90%的鈾235。用大功率染料激光器采用選擇性兩步光致電離法分離同位素，可使鈾235濃度從0.7%增加到60%，單級(jí)濃縮就可使鈾235濃度到3%。由此可看出激光分離同位素的優(yōu)點(diǎn)，其所需能量?jī)H為氣體擴(kuò)散法的10%，所需礦石減少43%，費(fèi)用比氣體擴(kuò)散工程省90%，使整體投資大大減少。因此，激光同位素分離技術(shù)備受矚目。
[0003]采用激光染料溶液作為可調(diào)諧染料激光器的工作物質(zhì)，當(dāng)染料溶液經(jīng)過循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定高速噴流后，將形成似光學(xué)平面鏡性質(zhì)的光學(xué)薄膜。并在無(wú)污染條件下，該噴流的光學(xué)薄膜放置在染料激光諧振腔內(nèi)，經(jīng)泵浦光激勵(lì)，染料分子受激輻射與激光諧振腔振蕩后，便可形成穩(wěn)定的染料激光輸出。
[0004]目前，公知的液體抽送裝置，幾乎都是各種泵技術(shù)的應(yīng)用。如離心泵、齒輪泵、柱塞泵等等結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)的泵技術(shù)和市場(chǎng)上的成品泵雖然很多，但現(xiàn)有市場(chǎng)上的泵產(chǎn)品，無(wú)論在流速、穩(wěn)定性、防污染等方面均無(wú)法同時(shí)達(dá)到高速均勻、純凈、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定且噴流出液面如同光學(xué)鏡面一樣的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，實(shí)現(xiàn)激光染料溶液的高速、均勻、穩(wěn)定，確保形成光學(xué)鏡面的噴流液面。
[0006]本發(fā)明提供的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、增速傳動(dòng)裝置和至少一磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵構(gòu)成；該傳動(dòng)裝置輸入端連接電動(dòng)機(jī)輸出軸，輸出端連接所有所述磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵泵軸，所述電動(dòng)機(jī)的電源接線端連接有變頻器。
[0007]本發(fā)明提供的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)通過增速傳動(dòng)裝置帶動(dòng)磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵與過濾器配合使用，防止其他污染，進(jìn)一步確保了激光染料溶液在被抽送的過程中的密封、無(wú)泄漏及無(wú)污染。冷卻器將確保噴流液面良好的光學(xué)性能，防止染料噴流薄膜的熱透鏡效應(yīng)和激光染料的溫度猝滅。變頻器除了可以調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，還能平穩(wěn)泵在啟動(dòng)和停止時(shí)的增速和減速工況，有效減少染料溶液的氣泡、保證噴流液面的光學(xué)平面性并增加泵的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明提供的循環(huán)系統(tǒng)實(shí)施例一的增速傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為本實(shí)施例一中磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵的局部結(jié)構(gòu)示意圖；[0010]圖3為本發(fā)明提供的高速循環(huán)系統(tǒng)實(shí)施例二的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例一
[0012]如圖1所示，本發(fā)明提供的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)1、增速傳動(dòng)裝置和至少一磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵2構(gòu)成，該傳動(dòng)裝置輸入端連接電動(dòng)機(jī)I輸出軸，輸出端連接所有磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵2的泵軸，電動(dòng)機(jī)I的電源接線端連接有變頻器。增速傳動(dòng)裝置可以為齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中為帶傳動(dòng)。
[0013]本發(fā)明提供的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)I通過增速傳動(dòng)裝置帶動(dòng)磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵2高速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵確保激光染料溶液在被抽送的過程中保持密封、無(wú)泄漏、無(wú)污染。變頻器除了根據(jù)需要調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速外，還能平穩(wěn)泵在啟動(dòng)和停止時(shí)的增速和減速工況，有效減少激光染料溶液的氣泡、保證噴流液面的光學(xué)平面性、并增加泵的使用壽命。該循環(huán)系統(tǒng)能用于鈾及氘等元素的激光同位素分離，實(shí)現(xiàn)高分辨率激光光譜學(xué)研究、激光光化學(xué)研究和激光生命科學(xué)等研究。并可應(yīng)用于抽送其他所有純凈液體、有毒液體和貴重液體。
[0014]磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵由泵體、設(shè)在泵體上的前蓋、后蓋、泵軸、及泵軸上的主動(dòng)齒輪、與所述主動(dòng)齒輪外嚙合的從動(dòng)齒輪以及磁力傳動(dòng)器組成。泵體內(nèi)部與前蓋和后蓋共同圍成泵腔，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪均設(shè)在泵腔內(nèi)并將該泵腔分成吸入腔和排出腔，所述泵體上設(shè)有與吸入腔連通的進(jìn)液口和與排出腔連通的出液口 ；所述磁力傳動(dòng)器由外磁環(huán)、設(shè)在外磁環(huán)內(nèi)的內(nèi)磁環(huán)和設(shè)在內(nèi)磁環(huán)與外磁環(huán)之間的隔離套組成，所述內(nèi)磁環(huán)套設(shè)在泵軸上。
[0015]齒輪泵是依靠泵體與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動(dòng)來(lái)輸送液體和使之增壓的回轉(zhuǎn)式容積泵。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪脫開一側(cè)的空間即吸入腔的體積從小變大，形成真空，將液體吸入；齒輪嚙合一側(cè)的空間即排出腔的體積從大變小，而將液體擠入與泵體出液口連接的管路中去。吸入腔與排出腔是靠?jī)蓚€(gè)齒輪的嚙合線來(lái)隔開的，液體從齒輪泵的出液口排出口的壓力完全取決于出液口處口徑的大小。
[0016]磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵是一種通過磁力傳動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸力矩傳遞從而以靜密封取代動(dòng)密封，使泵達(dá)到完全無(wú)泄漏的容積式齒輪泵。磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵主要由齒輪泵21、磁力傳動(dòng)器等幾部分零件組成。磁力傳動(dòng)器由外磁環(huán)23、內(nèi)磁環(huán)22和隔離套24組成。如圖2所示，本實(shí)施例中內(nèi)磁環(huán)22、外磁環(huán)23各有八塊均勻分割的磁鋼排列成圓環(huán)，圓環(huán)的每塊磁鋼均分別充有S極、N極的相同磁通，并且S極磁塊與N極磁塊互相間隔排列而成。電動(dòng)機(jī)和外磁環(huán)為主動(dòng)轉(zhuǎn)子，泵體和內(nèi)磁環(huán)為從動(dòng)轉(zhuǎn)子；隔離套24設(shè)置在內(nèi)磁環(huán)22與外磁環(huán)23之間，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)外磁環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)能穿透空氣隙和非磁性物質(zhì)，帶動(dòng)與泵的主動(dòng)齒輪相連的內(nèi)磁環(huán)作同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的無(wú)接觸同步傳遞，將容易泄露的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為零泄漏的靜密封結(jié)構(gòu)。由于泵軸、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子被泵體、隔離套完全封閉，抽送的液體被封閉在隔離套內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，可以做到液體密封、無(wú)污染、無(wú)泄漏。
[0017]為進(jìn)一步防止其他污染，根據(jù)需要將內(nèi)外磁環(huán)的磁鋼上鍍有防腐蝕金屬鍍層。泵的其他部件如齒輪、泵軸、泵體等均采用防腐蝕和耐磨損的填充聚四氟乙稀或不銹鋼等材料制成。
[0018]主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪選用漸開線小模數(shù)圓柱斜齒輪外嚙合，外嚙合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便。斜齒輪嚙合具有重合度大、傳動(dòng)平穩(wěn)、適合高速、重載運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。小模數(shù)斜齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，并使泵的流量更加細(xì)分到每個(gè)瞬時(shí)，可使實(shí)時(shí)泵出的溶液流速趨于連續(xù)平穩(wěn)。
[0019]作為本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式，如圖1所示，增速傳動(dòng)裝置包括設(shè)在電動(dòng)機(jī)I輸出軸上的主動(dòng)同步齒形帶輪4、設(shè)在磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵2泵軸上的從動(dòng)同步齒形帶輪5以及與主動(dòng)同步齒形帶輪4和從動(dòng)同步齒形帶輪5匹配同步齒形帶3。
[0020]實(shí)施例二
[0021]在大流量工作狀態(tài)時(shí)，為進(jìn)一步確保泵的高速、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過同步齒形帶增速并帶動(dòng)三個(gè)以上磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵2并聯(lián)抽送激光染料溶液，以達(dá)到被抽送液體的高速、均勻、平穩(wěn)噴流的目的。泵內(nèi)設(shè)計(jì)有合理的泄液和回液槽，使齒輪泵工作中承受的扭矩力最小。因此，泵的軸承負(fù)荷小、磨損小、效率高。同步齒形帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)比正確、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比范圍大的優(yōu)點(diǎn)。可根據(jù)不同染料激光器性質(zhì):如準(zhǔn)連續(xù)、不同頻率的脈沖激光器以及不同功率激光器要求，選擇合適的同步帶傳動(dòng)增速比和并聯(lián)傳動(dòng)的齒輪泵數(shù)量以及各部分的匹配組合，獲得不同的流量及噴流速度，其流速可使每個(gè)單脈沖的染料溶液在被激勵(lì)時(shí)所流過的是新的液體。
[0022]如圖3所示，實(shí)施例二，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，為確保染料溶液的純潔性，每個(gè)磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵分別采用了一個(gè)過濾器。為確保噴流液面良好的光學(xué)性能，防止染料噴流薄膜產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)和激光染料的溫度猝滅及噴流液面的光學(xué)不均勻性，每個(gè)磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵分別采用一有效的冷卻器。為此該系統(tǒng)包括三個(gè)以上用于對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵2染料溶液進(jìn)行冷卻的冷卻器7和三個(gè)以上對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵的激光染料進(jìn)行過濾的過濾器6。其中磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵2的進(jìn)液口連接染料儲(chǔ)液罐8，磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵出液口連接冷卻器7進(jìn)液口，冷卻器7的出液口連接過濾器6進(jìn)口，染料溶液最終從過濾器出口輸出，過濾器出口設(shè)在箱體面板外側(cè)。面板內(nèi)部特殊設(shè)計(jì)的通道將三磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵流出的染料溶液匯總到一起，先后連續(xù)從出口輸出進(jìn)入染料激光器。經(jīng)一定技術(shù)處理后，便可形成似光學(xué)平面鏡一樣的高速噴流薄膜，作為染料激光工作物質(zhì)與染料激光器相匹配，從而保證激光器正常的激光輸出。冷卻器還用于防止高速流動(dòng)的染料溶液流動(dòng)時(shí)的摩擦發(fā)熱，以及染料激光泵浦光在泵浦染料溶液時(shí)的升溫，而引起光學(xué)噴流液面的熱透鏡效應(yīng)和激光染料的溫度猝滅。電動(dòng)機(jī)1、磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵2、冷卻器7、過濾器6和儲(chǔ)液罐8、均設(shè)在一箱體內(nèi)，箱體底部設(shè)有四個(gè)腳輪，以方便循環(huán)系統(tǒng)整機(jī)的移動(dòng)。
[0023]冷卻器的冷卻管由U形管排列形成。冷卻管具體由雙排、雙列U形不銹鋼管排列構(gòu)成，染料溶液流經(jīng)U形不銹鋼管的過程中同時(shí)被充分浸泡在循環(huán)的冷卻水中，這樣的染料溶液熱量被冷卻水帶走經(jīng)過冷卻器流出后就會(huì)被冷卻。過濾器由外殼和設(shè)置在該外殼內(nèi)的過濾芯構(gòu)成，過濾芯呈流線型且由通氣性材料制成。過濾芯采用模壓成型微孔、流線型多孔聚乙烯。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能好、方便更換、流通能力均勻、保證過濾精度。染料儲(chǔ)液罐用于緩沖磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵進(jìn)液口的壓力。
[0024]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、增速傳動(dòng)裝置和至少一磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵構(gòu)成；該傳動(dòng)裝置輸入端連接該電動(dòng)機(jī)輸出軸，輸出端連接所有所述磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵泵軸，所述電動(dòng)機(jī)的電源接線端連接有變頻器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述增速傳動(dòng)裝置包括設(shè)在電動(dòng)機(jī)輸出軸上的主動(dòng)同步齒形帶輪、設(shè)在所述磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵泵軸上的從動(dòng)同步齒形帶輪以及與所述主動(dòng)同步齒形帶輪和從動(dòng)同步齒形帶輪匹配的同步齒形帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括至少一個(gè)用于對(duì)所述磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵輸出的染料溶液進(jìn)行冷卻的冷卻器和至少一個(gè)對(duì)所述磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵輸出的染料溶液進(jìn)行過濾的過濾器；磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵出液口連接冷卻器進(jìn)液口，冷卻器的出液口連接過濾器進(jìn)液口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻器的冷卻管呈由U形管排列形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾器由外殼和設(shè)置在該外殼內(nèi)的過濾芯構(gòu)成，所述過濾芯呈流線型且由通氣性材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵由泵體、設(shè)在泵體上的前蓋、后蓋、泵軸、及泵軸上的主動(dòng)齒輪、與所述主動(dòng)齒輪外嚙合的從動(dòng)齒輪以及磁力傳動(dòng)器組成；泵體內(nèi)部與前蓋和后蓋共同圍成泵腔，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪均設(shè)在泵腔內(nèi)并將該泵腔分成吸入腔和排出腔，所述泵體上設(shè)有與吸入腔連通的進(jìn)液口和與排出腔連通的出液口 ；所述磁力傳動(dòng)器由外磁環(huán)、設(shè)在外磁環(huán)內(nèi)的內(nèi)磁環(huán)和設(shè)在內(nèi)磁環(huán)與外磁環(huán)之間的隔離套組成，所述內(nèi)磁環(huán)套設(shè)在泵軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)的表面鍍有防腐蝕金屬鍍層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的用于激光染料溶液的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述磁力驅(qū)動(dòng)齒輪泵進(jìn)液口連接有染料儲(chǔ)液罐。
【文檔編號(hào)】F16H15/00GK103912484SQ201210593807
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】宋友才, 吳愛平, 金曼文, 趙永利, 李嚴(yán) 申請(qǐng)人:北京光電技術(shù)研究所