專利名稱：用于激光染料溶液的循環系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的循環系統，尤其涉及一種用于激光染料溶液的循環系統。
背景技術：
同位素在國防建設、工農業生產、醫療衛生和科學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點，其所需能量僅為氣體擴散法的10%，所需礦石減少43%，費用比氣體擴散工程省90%，使整體投資大大減少。因此，激光同位素分離技術備受矚目。采用激光染料溶液作為可調諧染料激光器的工作物質，當染料溶液經過循環系統穩定高速噴流后，將形成似光學平面鏡性質的光學薄膜。并在無污染條件下，該噴流的光學薄膜放置在染料激光諧振腔內，經泵浦光激勵，染料分子受激輻射與激光諧振腔振蕩后，便可形成穩定的染料激光輸出。目前，公知的液體抽送裝置，幾乎都是各種泵技術的應用。如離心泵、齒輪泵、柱塞泵等等結構形式。傳統的泵技術和市場上的成品泵雖然很多，但現有市場上的泵產品，無論在流速、穩定性、防污染等方面均無法同時達到高速均勻、純凈、運轉穩定且噴流出液面如同光學鏡面一樣的要求。
實用新型內容本實用新型提供一種用于激光染料溶液的循環系統，用于克服現有技術中的問題，實現激光染料溶液的高速、均勻、穩定，確保形成光學鏡面的噴流液面。本實用新型提供的用于激光染料溶液的循環系統，該系統由電動機、增速傳動裝置和至少一磁力驅動齒輪泵構成；該傳動裝置輸入端連接電動機輸出軸，輸出端連接所有所述磁力驅動齒輪泵泵軸，所述電動機的電源接線端連接有變頻器。其中，所述增速傳動裝置包括設在電動機輸出軸上的主動同步齒形帶輪、設在所述磁力驅動齒輪泵泵軸上的從動同步齒形帶輪以及與所述主動同步齒形帶輪和從動同步齒形帶輪匹配的同步齒形帶。進一步地，該系統還包括至少一個用于對所述磁力驅動齒輪泵輸出的染料溶液進行冷卻的冷卻器和至少一個對所述磁力驅動齒輪泵輸出的染料溶液進行過濾的過濾器；磁力驅動齒輪泵出液口連接冷卻器進液口，冷卻器的出液口連接過濾器進液口。染料溶液從過濾器出液口輸出，進入染料激光器內，經一定技術處理后，便可形成似光學平面鏡一樣的高速噴流薄膜與染料激光器相匹配。其中，所述冷卻器的冷卻管呈U形盤繞狀。進一步地，所述過濾器由外殼和設置在該外殼內的過濾芯構成，所述過濾芯呈流線型且由通氣性材料制成。特別是，所述磁力驅動齒輪泵由泵體、設在泵體上的前蓋、后蓋、泵軸、及泵軸上的主動齒輪、與所述主動齒輪外嚙合的從動齒輪以及磁力傳動器組成；泵體內部與前蓋和后蓋共同圍成泵腔，主動齒輪和從動齒輪均設在泵腔內，并將該泵腔分成吸入腔和排出腔，所述泵體上設有與吸入腔連通的進液口和與排出腔連通的出液口 ；所述磁力傳動器由外磁環、設在外磁環內的內磁環和設在內磁環與外磁環之間的隔離套組成，所述內磁環套設在泵軸上。其中，所述內磁環和外磁環表面鍍有防腐蝕金屬鍍層。其中，所述磁力驅動齒輪泵進液口連接儲液罐。本實用新型提供的用于激光染料溶液的循環系統，電動機通過增速傳動裝置帶動磁力驅動齒輪泵高速轉動，磁力驅動齒輪泵與過濾器配合使用，防止其他污染，進一步確保了激光染料溶液在被抽送的過程中的密封、無泄漏及無污染。冷卻器將確保噴流液面良好的光學性能，防止染料噴流薄膜的熱透鏡效應和激光染料的溫度猝滅。變頻器除了可以調節泵的轉速，還能平穩泵在啟動和停止時的增速和減速工況，有效減少染料溶液的氣泡、保證噴流液面的光學平面性并增加泵的使用壽命。
圖1為本實用新型提供的循環系統實施例一的增速傳動結構示意圖；圖2為本實施例一中磁力驅動齒輪泵的局部結構示意圖；圖3為本實用新型提供的高速循環系統實施例二的傳動結構示意圖。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，本實用新型提供的用于激光染料溶液的循環系統，該系統由電動機1、增速傳動裝置和至少一磁力驅動齒輪泵2構成。該傳動裝置輸入端連接電動機I輸出軸，輸出端連接所有磁力驅動齒輪泵2的泵軸，電動機I的電源接線端連接有變頻器。增速傳動裝置可以為齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動等傳動結構。本實施例中為帶傳動。本實用新型提供的用于激光染料溶液的循環系統，電動機I通過增速傳動裝置帶動磁力驅動齒輪泵2高速轉動，磁力驅動齒輪泵確保激光染料溶液在被抽送的過程中保持密封、無泄漏、無污染。變頻器除了根據需要調節電動機的轉速進而調節泵的轉速外，還能平穩泵在啟動和停止時的增速和減速工況，有效減少激光染料溶液的氣泡、保證噴流液面的光學平面性、并增加泵的使用壽命。該循環系統能用于鈾及氘等元素的激光同位素分離，實現高分辨率激光光譜學研究、激光光化學研究和激光生命科學等研究。并可應用于抽送其他所有純凈液體、有毒液體和貴重液體。磁力驅動齒輪泵由泵體、設在泵體上的前蓋、后蓋、泵軸、及泵軸上的主動齒輪、與所述主動齒輪外嚙合的從動齒輪以及磁力傳動器組成。泵體內部與前蓋和后蓋共同圍成泵腔，主動齒輪和從動齒輪均設在泵腔內并將該泵腔分成吸入腔和排出腔，所述泵體上設有與吸入腔連通的進液口和與排出腔連通的出液口 ；所述磁力傳動器由外磁環、設在外磁環內的內磁環和設在內磁環與外磁環之間的隔離套組成，所述內磁環套設在泵軸上。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來輸送液體和使之增壓的回轉式容積泵。當齒輪轉動時，齒輪脫開一側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兩個齒輪的嚙合線來隔開的，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。磁力驅動齒輪泵是一種通過磁力傳動器來實現無接觸力矩傳遞從而以靜密封取代動密封，使泵達到完全無泄漏的容積式齒輪泵。磁力驅動齒輪泵主要由齒輪泵21、磁力傳動器等幾部分零件組成。磁力傳動器由外磁環23、內磁環22和隔離套24組成。如圖2所示，本實施例中內磁環22、外磁環23各有八塊均勻分割的磁鋼排列成圓環，圓環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。電動機和外磁環為主動轉子，泵體和內磁環為從動轉子；隔離套24設置在內磁環22與外磁環23之間，當電動機帶動外磁環旋轉時，磁場能穿透空氣隙和非磁性物質，帶動與泵的主動齒輪相連的內磁環作同步旋轉，實現動力的無接觸同步傳遞，將容易泄露的動密封結構轉化為零泄漏的靜密封結構。由于泵軸、內磁轉子被泵體、隔離套完全封閉，抽送的液體被封閉在隔離套內循環流動，可以做到液體密封、無污染、無泄漏。為進一步防止其他污染，根據需要將內外磁環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。主動齒輪和從動齒輪選用漸開線小模數圓柱斜齒輪外嚙合，外嚙合結構簡單、制造方便。斜齒輪嚙合具有重合度大、傳動平穩、適合高速、重載運轉的優點。小模數斜齒輪傳動更加平穩，并使泵的流量更加細分到每個瞬時，可使實時泵出的溶液流速趨于連續平穩。作為本實施例的優選實施方式，如圖1所示，增速傳動裝置包括設在電動機I輸出軸上的主動同步齒形帶輪4、設在磁力驅動齒輪泵2泵軸上的從動同步齒形帶輪5以及與主動同步齒形帶輪4和從動同步齒形帶輪5匹配同步齒形帶3。實施例二在大流量工作狀態時，為進一步確保泵的高速、平穩運轉，通過同步齒形帶增速并帶動三個以上磁力驅動齒輪泵2并聯抽送激光染料溶液，以達到被抽送液體的高速、均勻、平穩噴流的目的。泵內設計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，泵的軸承負荷小、磨損小、效率高。同步齒形帶傳動具有傳動比正確、結構緊湊、傳動比范圍大的優點。可根據不同染料激光器性質:如準連續、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增速比和并聯傳動的齒輪泵數量以及各部分的匹配組合，獲得不同的流量及噴流速度，其流速可使每個單脈沖的染料溶液在被激勵時所流過的是新的液體。如圖3所示，實施例二，在實施例一的基礎上，為確保染料溶液的純潔性，每個磁力驅動齒輪泵分別采用了一個過濾器。為確保噴流液面良好的光學性能，防止染料噴流薄膜產生熱透鏡效應和激光染料的溫度猝滅及噴流液面的光學不均勻性，每個磁力驅動齒輪泵分別采用一有效的冷卻器。為此該系統包括三個以上用于對磁力驅動齒輪泵2染料溶液進行冷卻的冷卻器7和三個以上對磁力驅動齒輪泵的激光染料進行過濾的過濾器6。其中磁力驅動齒輪泵2的進液口連接染料儲液罐8，磁力驅動齒輪泵出液口連接冷卻器7進液口，冷卻器7的出液口連接過濾器6進口，染料溶液最終從過濾器出口輸出，過濾器出口設在箱體面板外側。面板內部特殊設計的通道將三磁力驅動齒輪泵流出的染料溶液匯總到一起，先后連續從出口輸出進入染料激光器。經一定技術處理后，便可形成似光學平面鏡一樣的高速噴流薄膜，作為染料激光工作物質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的染料溶液流動時的摩擦發熱，以及染料激光泵浦光在泵浦染料溶液時的升溫，而引起光學噴流液面的熱透鏡效應和激光染料的溫度猝滅。電動機1、磁力驅動齒輪泵2、冷卻器7、過濾器6和儲液罐8、均設在一箱體內，箱體底部設有四個腳輪，以方便循環系統整機的移動。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形不銹鋼管排列構成，染料溶液流經U形不銹鋼管的過程中同時被充分浸泡在循環的冷卻水中，這樣的染料溶液熱量被冷卻水帶走經過冷卻器流出后就會被冷卻。過濾器由外殼和設置在該外殼內的過濾芯構成，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。其結構簡單、密封性能好、方便更換、流通能力均勻、保證過濾精度。染料儲液罐用于緩沖磁力驅動齒輪泵進液口的壓力。最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
權利要求1.一種用于激光染料溶液的循環系統，其特征在于，該系統由電動機、增速傳動裝置和至少一磁力驅動齒輪泵構成；該傳動裝置輸入端連接該電動機輸出軸，輸出端連接所有所述磁力驅動齒輪泵泵軸，所述電動機的電源接線端連接有變頻器。
2.根據權利要求1所述的用于激光染料溶液的循環系統，其特征在于，所述增速傳動裝置包括設在電動機輸出軸上的主動同步齒形帶輪、設在所述磁力驅動齒輪泵泵軸上的從動同步齒形帶輪以及與所述主動同步齒形帶輪和從動同步齒形帶輪匹配的同步齒形帶。
3.根據權利要求2所述的用于激光染料溶液的循環系統，其特征在于，該系統還包括至少一個用于對所述磁力驅動齒輪泵輸出的染料溶液進行冷卻的冷卻器和至少一個對所述磁力驅動齒輪泵輸出的染料溶液進行過濾的過濾器；磁力驅動齒輪泵出液口連接冷卻器進液口，冷卻器的出液口連接過濾器進液口。
4.根據權利要求3所述的用于激光染料溶液的循環系統，其特征在于，所述冷卻器的冷卻管呈由U形管排列形成。
5.根據權利要求3所述的用于激光染料溶液的循環系統，其特征在于，所述過濾器由外殼和設置在該外殼內的過濾芯構成，所述過濾芯呈流線型且由通氣性材料制成。
6.根據權利要求1所述的用于激光染料溶液的循環系統，其特征在于，所述磁力驅動齒輪泵由泵體、設在泵體上的前蓋、后蓋、泵軸、及泵軸上的主動齒輪、與所述主動齒輪外嚙合的從動齒輪以及磁力傳動器組成；泵體內部與前蓋和后蓋共同圍成泵腔，主動齒輪和從動齒輪均設在泵腔內并將該泵腔分成吸入腔和排出腔，所述泵體上設有與吸入腔連通的進液口和與排出腔連通的出液口 ；所述磁力傳動器由外磁環、設在外磁環內的內磁環和設在內磁環與外磁環之間的隔離套組成，所述內磁環套設在泵軸上。
7.根據權利要求6所述的用于激光染料溶液的循環系統，其特征在于，所述內磁環和外磁環的表面鍍有防腐蝕金屬鍍層。
8.根據權利要求1-7任一所述的用于激光染料溶液的循環系統，其特征在于，所述磁力驅動齒輪泵進液口連接有染料儲液罐。
專利摘要本實用新型公開了一種用于激光染料溶液的循環系統，該系統由電動機、增速傳動裝置、至少一套磁力驅動齒輪泵、過濾器和冷卻器構成，該傳動裝置輸入端連接電動機輸出軸，輸出端連接所有磁力驅動齒輪泵泵軸，電動機的電源接線端連接有變頻器。電動機通過增速傳動裝置帶動磁力驅動齒輪泵高速轉動，確保染料溶液所需流量的輸出，磁力驅動齒輪泵與過濾器配合使用,進一步保證激光染料溶液在被抽送的過程中密封、無泄漏及無污染；冷卻器使高速噴流形成良好的光學液面，防止染料噴流薄膜的熱透鏡效應和激光染料的溫度猝滅，變頻器除了可以調節泵的轉速，還能平穩泵在啟動和停止時的增速和減速工況，有效減少染料溶液的氣泡并增加泵的使用壽命。
文檔編號F16H7/02GK203051103SQ201220749849
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者吳愛平, 金曼文, 趙永利, 盧永紅 申請人:北京光電技術研究所