专利名称：用于激光染料溶液的循环系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的循环系统，尤其涉及一种用于激光染料溶液的循环系统。
背景技术：
同位素在国防建设、工农业生产、医疗卫生和科学研究中具有重要的用途。特别是铀235 (U235 )和氘等元素是原子能反应堆、原子弹、氢弹的重要核燃料，但在天然原料中含量极少，例如铀235在天然铀中只含0.7%，而在原子能反应堆中要求浓度2-3%，在原子弹使用中要求浓度90%的铀235。用大功率染料激光器采用选择性两步光致电离法分离同位素，可使铀235浓度从0.7%增加到60%，单级浓缩就可使铀235浓度到3%。由此可看出激光分离同位素的优点，其所需能量仅为气体扩散法的10%，所需矿石减少43%，费用比气体扩散工程省90%，使整体投资大大减少。因此，激光同位素分离技术备受瞩目。采用激光染料溶液作为可调谐染料激光器的工作物质，当染料溶液经过循环系统稳定高速喷流后，将形成似光学平面镜性质的光学薄膜。并在无污染条件下，该喷流的光学薄膜放置在染料激光谐振腔内，经泵浦光激励，染料分子受激辐射与激光谐振腔振荡后，便可形成稳定的染料激光输出。目前，公知的液体抽送装置，几乎都是各种泵技术的应用。如离心泵、齿轮泵、柱塞泵等等结构形式。传统的泵技术和市场上的成品泵虽然很多，但现有市场上的泵产品，无论在流速、稳定性、防污染等方面均无法同时达到高速均匀、纯净、运转稳定且喷流出液面如同光学镜面一样的要求。
实用新型内容本实用新型提供一种用于激光染料溶液的循环系统，用于克服现有技术中的问题，实现激光染料溶液的高速、均匀、稳定，确保形成光学镜面的喷流液面。本实用新型提供的用于激光染料溶液的循环系统，该系统由电动机、增速传动装置和至少一磁力驱动齿轮泵构成；该传动装置输入端连接电动机输出轴，输出端连接所有所述磁力驱动齿轮泵泵轴，所述电动机的电源接线端连接有变频器。其中，所述增速传动装置包括设在电动机输出轴上的主动同步齿形带轮、设在所述磁力驱动齿轮泵泵轴上的从动同步齿形带轮以及与所述主动同步齿形带轮和从动同步齿形带轮匹配的同步齿形带。进一步地，该系统还包括至少一个用于对所述磁力驱动齿轮泵输出的染料溶液进行冷却的冷却器和至少一个对所述磁力驱动齿轮泵输出的染料溶液进行过滤的过滤器；磁力驱动齿轮泵出液口连接冷却器进液口，冷却器的出液口连接过滤器进液口。染料溶液从过滤器出液口输出，进入染料激光器内，经一定技术处理后，便可形成似光学平面镜一样的高速喷流薄膜与染料激光器相匹配。其中，所述冷却器的冷却管呈U形盘绕状。进一步地，所述过滤器由外壳和设置在该外壳内的过滤芯构成，所述过滤芯呈流线型且由通气性材料制成。特别是，所述磁力驱动齿轮泵由泵体、设在泵体上的前盖、后盖、泵轴、及泵轴上的主动齿轮、与所述主动齿轮外啮合的从动齿轮以及磁力传动器组成；泵体内部与前盖和后盖共同围成泵腔，主动齿轮和从动齿轮均设在泵腔内，并将该泵腔分成吸入腔和排出腔，所述泵体上设有与吸入腔连通的进液口和与排出腔连通的出液口 ；所述磁力传动器由外磁环、设在外磁环内的内磁环和设在内磁环与外磁环之间的隔离套组成，所述内磁环套设在泵轴上。其中，所述内磁环和外磁环表面镀有防腐蚀金属镀层。其中，所述磁力驱动齿轮泵进液口连接储液罐。本实用新型提供的用于激光染料溶液的循环系统，电动机通过增速传动装置带动磁力驱动齿轮泵高速转动，磁力驱动齿轮泵与过滤器配合使用，防止其他污染，进一步确保了激光染料溶液在被抽送的过程中的密封、无泄漏及无污染。冷却器将确保喷流液面良好的光学性能，防止染料喷流薄膜的热透镜效应和激光染料的温度猝灭。变频器除了可以调节泵的转速，还能平稳泵在启动和停止时的增速和减速工况，有效减少染料溶液的气泡、保证喷流液面的光学平面性并增加泵的使用寿命。
图1为本实用新型提供的循环系统实施例一的增速传动结构示意图；图2为本实施例一中磁力驱动齿轮泵的局部结构示意图；图3为本实用新型提供的高速循环系统实施例二的传动结构示意图。
具体实施方式
实施例一如图1所示，本实用新型提供的用于激光染料溶液的循环系统，该系统由电动机1、增速传动装置和至少一磁力驱动齿轮泵2构成。该传动装置输入端连接电动机I输出轴，输出端连接所有磁力驱动齿轮泵2的泵轴，电动机I的电源接线端连接有变频器。增速传动装置可以为齿轮传动、链传动、带传动等传动结构。本实施例中为带传动。本实用新型提供的用于激光染料溶液的循环系统，电动机I通过增速传动装置带动磁力驱动齿轮泵2高速转动，磁力驱动齿轮泵确保激光染料溶液在被抽送的过程中保持密封、无泄漏、无污染。变频器除了根据需要调节电动机的转速进而调节泵的转速外，还能平稳泵在启动和停止时的增速和减速工况，有效减少激光染料溶液的气泡、保证喷流液面的光学平面性、并增加泵的使用寿命。该循环系统能用于铀及氘等元素的激光同位素分离，实现高分辨率激光光谱学研究、激光光化学研究和激光生命科学等研究。并可应用于抽送其他所有纯净液体、有毒液体和贵重液体。磁力驱动齿轮泵由泵体、设在泵体上的前盖、后盖、泵轴、及泵轴上的主动齿轮、与所述主动齿轮外啮合的从动齿轮以及磁力传动器组成。泵体内部与前盖和后盖共同围成泵腔，主动齿轮和从动齿轮均设在泵腔内并将该泵腔分成吸入腔和排出腔，所述泵体上设有与吸入腔连通的进液口和与排出腔连通的出液口 ；所述磁力传动器由外磁环、设在外磁环内的内磁环和设在内磁环与外磁环之间的隔离套组成，所述内磁环套设在泵轴上。齿轮泵是依靠泵体与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体和使之增压的回转式容积泵。当齿轮转动时，齿轮脱开一侧的空间即吸入腔的体积从小变大，形成真空，将液体吸入；齿轮啮合一侧的空间即排出腔的体积从大变小，而将液体挤入与泵体出液口连接的管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的，液体从齿轮泵的出液口排出口的压力完全取决于出液口处口径的大小。磁力驱动齿轮泵是一种通过磁力传动器来实现无接触力矩传递从而以静密封取代动密封，使泵达到完全无泄漏的容积式齿轮泵。磁力驱动齿轮泵主要由齿轮泵21、磁力传动器等几部分零件组成。磁力传动器由外磁环23、内磁环22和隔离套24组成。如图2所示，本实施例中内磁环22、外磁环23各有八块均匀分割的磁钢排列成圆环，圆环的每块磁钢均分别充有S极、N极的相同磁通，并且S极磁块与N极磁块互相间隔排列而成。电动机和外磁环为主动转子，泵体和内磁环为从动转子；隔离套24设置在内磁环22与外磁环23之间，当电动机带动外磁环旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与泵的主动齿轮相连的内磁环作同步旋转，实现动力的无接触同步传递，将容易泄露的动密封结构转化为零泄漏的静密封结构。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，抽送的液体被封闭在隔离套内循环流动，可以做到液体密封、无污染、无泄漏。为进一步防止其他污染，根据需要将内外磁环的磁钢上镀有防腐蚀金属镀层。泵的其他部件如齿轮、泵轴、泵体等均采用防腐蚀和耐磨损的填充聚四氟乙稀或不锈钢等材料制成。主动齿轮和从动齿轮选用渐开线小模数圆柱斜齿轮外啮合，外啮合结构简单、制造方便。斜齿轮啮合具有重合度大、传动平稳、适合高速、重载运转的优点。小模数斜齿轮传动更加平稳，并使泵的流量更加细分到每个瞬时，可使实时泵出的溶液流速趋于连续平稳。作为本实施例的优选实施方式，如图1所示，增速传动装置包括设在电动机I输出轴上的主动同步齿形带轮4、设在磁力驱动齿轮泵2泵轴上的从动同步齿形带轮5以及与主动同步齿形带轮4和从动同步齿形带轮5匹配同步齿形带3。实施例二在大流量工作状态时，为进一步确保泵的高速、平稳运转，通过同步齿形带增速并带动三个以上磁力驱动齿轮泵2并联抽送激光染料溶液，以达到被抽送液体的高速、均匀、平稳喷流的目的。泵内设计有合理的泄液和回液槽，使齿轮泵工作中承受的扭矩力最小。因此，泵的轴承负荷小、磨损小、效率高。同步齿形带传动具有传动比正确、结构紧凑、传动比范围大的优点。可根据不同染料激光器性质:如准连续、不同频率的脉冲激光器以及不同功率激光器要求，选择合适的同步带传动增速比和并联传动的齿轮泵数量以及各部分的匹配组合，获得不同的流量及喷流速度，其流速可使每个单脉冲的染料溶液在被激励时所流过的是新的液体。如图3所示，实施例二，在实施例一的基础上，为确保染料溶液的纯洁性，每个磁力驱动齿轮泵分别采用了一个过滤器。为确保喷流液面良好的光学性能，防止染料喷流薄膜产生热透镜效应和激光染料的温度猝灭及喷流液面的光学不均匀性，每个磁力驱动齿轮泵分别采用一有效的冷却器。为此该系统包括三个以上用于对磁力驱动齿轮泵2染料溶液进行冷却的冷却器7和三个以上对磁力驱动齿轮泵的激光染料进行过滤的过滤器6。其中磁力驱动齿轮泵2的进液口连接染料储液罐8，磁力驱动齿轮泵出液口连接冷却器7进液口，冷却器7的出液口连接过滤器6进口，染料溶液最终从过滤器出口输出，过滤器出口设在箱体面板外侧。面板内部特殊设计的通道将三磁力驱动齿轮泵流出的染料溶液汇总到一起，先后连续从出口输出进入染料激光器。经一定技术处理后，便可形成似光学平面镜一样的高速喷流薄膜，作为染料激光工作物质与染料激光器相匹配，从而保证激光器正常的激光输出。冷却器还用于防止高速流动的染料溶液流动时的摩擦发热，以及染料激光泵浦光在泵浦染料溶液时的升温，而引起光学喷流液面的热透镜效应和激光染料的温度猝灭。电动机1、磁力驱动齿轮泵2、冷却器7、过滤器6和储液罐8、均设在一箱体内，箱体底部设有四个脚轮，以方便循环系统整机的移动。冷却器的冷却管由U形管排列形成。冷却管具体由双排、双列U形不锈钢管排列构成，染料溶液流经U形不锈钢管的过程中同时被充分浸泡在循环的冷却水中，这样的染料溶液热量被冷却水带走经过冷却器流出后就会被冷却。过滤器由外壳和设置在该外壳内的过滤芯构成，过滤芯呈流线型且由通气性材料制成。过滤芯采用模压成型微孔、流线型多孔聚乙烯。其结构简单、密封性能好、方便更换、流通能力均匀、保证过滤精度。染料储液罐用于缓冲磁力驱动齿轮泵进液口的压力。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种用于激光染料溶液的循环系统，其特征在于，该系统由电动机、增速传动装置和至少一磁力驱动齿轮泵构成；该传动装置输入端连接该电动机输出轴，输出端连接所有所述磁力驱动齿轮泵泵轴，所述电动机的电源接线端连接有变频器。
2.根据权利要求1所述的用于激光染料溶液的循环系统，其特征在于，所述增速传动装置包括设在电动机输出轴上的主动同步齿形带轮、设在所述磁力驱动齿轮泵泵轴上的从动同步齿形带轮以及与所述主动同步齿形带轮和从动同步齿形带轮匹配的同步齿形带。
3.根据权利要求2所述的用于激光染料溶液的循环系统，其特征在于，该系统还包括至少一个用于对所述磁力驱动齿轮泵输出的染料溶液进行冷却的冷却器和至少一个对所述磁力驱动齿轮泵输出的染料溶液进行过滤的过滤器；磁力驱动齿轮泵出液口连接冷却器进液口，冷却器的出液口连接过滤器进液口。
4.根据权利要求3所述的用于激光染料溶液的循环系统，其特征在于，所述冷却器的冷却管呈由U形管排列形成。
5.根据权利要求3所述的用于激光染料溶液的循环系统，其特征在于，所述过滤器由外壳和设置在该外壳内的过滤芯构成，所述过滤芯呈流线型且由通气性材料制成。
6.根据权利要求1所述的用于激光染料溶液的循环系统，其特征在于，所述磁力驱动齿轮泵由泵体、设在泵体上的前盖、后盖、泵轴、及泵轴上的主动齿轮、与所述主动齿轮外啮合的从动齿轮以及磁力传动器组成；泵体内部与前盖和后盖共同围成泵腔，主动齿轮和从动齿轮均设在泵腔内并将该泵腔分成吸入腔和排出腔，所述泵体上设有与吸入腔连通的进液口和与排出腔连通的出液口 ；所述磁力传动器由外磁环、设在外磁环内的内磁环和设在内磁环与外磁环之间的隔离套组成，所述内磁环套设在泵轴上。
7.根据权利要求6所述的用于激光染料溶液的循环系统，其特征在于，所述内磁环和外磁环的表面镀有防腐蚀金属镀层。
8.根据权利要求1-7任一所述的用于激光染料溶液的循环系统，其特征在于，所述磁力驱动齿轮泵进液口连接有染料储液罐。
专利摘要本实用新型公开了一种用于激光染料溶液的循环系统，该系统由电动机、增速传动装置、至少一套磁力驱动齿轮泵、过滤器和冷却器构成，该传动装置输入端连接电动机输出轴，输出端连接所有磁力驱动齿轮泵泵轴，电动机的电源接线端连接有变频器。电动机通过增速传动装置带动磁力驱动齿轮泵高速转动，确保染料溶液所需流量的输出，磁力驱动齿轮泵与过滤器配合使用,进一步保证激光染料溶液在被抽送的过程中密封、无泄漏及无污染；冷却器使高速喷流形成良好的光学液面，防止染料喷流薄膜的热透镜效应和激光染料的温度猝灭，变频器除了可以调节泵的转速，还能平稳泵在启动和停止时的增速和减速工况，有效减少染料溶液的气泡并增加泵的使用寿命。
文档编号F16H7/02GK203051103SQ201220749849
公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者吴爱平, 金曼文, 赵永利, 卢永红 申请人:北京光电技术研究所