一种可手摇飞轮驱动转板式单重态氧发生器

1.本发明涉及氧碘化学激光器领域，具体地说是一种可手摇飞轮驱动转板式单重态氧发生器。


背景技术：

2.氧碘化学激光由于其波长短、光束质量好、化学效率高、可工程放大等优点，在高能激光中占有非常重要的地位。单重态氧是氧碘化学激光中的储能物质，单重态氧发生器则是氧碘化学激光器中的核心部件。
3.目前，制备单重态氧的基本原理普遍为氯气与bhp溶液的气液反应。转板式发生器则是一种常见的单重态氧发生器结构。但传统的转板式发生器存在以下缺点：一、转板转速不能过快，否则会导致液膜破裂；二、转板必须沿气流方向转动，气液不能充分接触，否则会导致液膜破裂；三、由于该反应为放热反应，而转板又只能低速转动，因此需要对反应器内溶液实时更新；四、热量的积累使反应器中的水蒸气浓度上升，必须在出口处加上除水装置，但这样仍不能避免单重态氧在流出容器的过程中被水汽猝灭；五、必须依靠外部动力驱动。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可手摇飞轮驱动转板式单重态氧发生器，可人为控制多层薄片转板转向和转速，并提高了液膜在多层薄片转板上的吸附稳定性。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种可手摇飞轮驱动转板式单重态氧发生器，包括耐低温反应容器、多层薄片转板、换热器、变速箱和储能飞轮，其中多层薄片转板设于耐低温反应容器中，且所述多层薄片转板转轴、变速箱以及储能飞轮轮轴依次连接，所述多层薄片转板的每层薄片两侧均匀分布微米级圆孔，所述储能飞轮上同轴心设有驱动转板，且所述驱动转板上设有手摇握把，换热器设于耐低温反应容器中且位于所述多层薄片转板下侧，所述耐低温反应容器上端设有进气口和单重态氧出口，所述耐低温反应容器下半部内装有bhp溶液。
7.所述多层薄片转板包括沿着圆周方向均布的多层薄片，每层薄片两侧表面按矩形阵列均匀分布微米级圆孔。
8.所述变速箱为恒温齿轮变速箱。
9.所述手摇握把设于驱动转板中部，所述驱动转板外圆周面上设有绕置传动带的凹槽。
10.所述换热器为往复折弯设于多层薄片转板下侧的换热管，且换热管两端管口均设于耐低温反应容器外部。
11.所述耐低温反应容器下半部分为方形、上半部分为拱形，内壁采用高强度玻璃纤维增强材料。
12.所述进气口上表面水平、下表面与上表面成夹角，内壁采用gh600合金材料。
13.所述单重态氧出口侧面为等腰梯形且最外出口为梯形上底，内壁采用石英材料。
14.本发明的优点与积极效果为：
15.1、本发明利用储能飞轮通过手摇握把手摇驱动，并通过变速箱调节多层薄片转板的转速，从而可以人工控制多层薄片转板转向和转速，进而改变单重态氧气体的产生速率，避免转速过快导致液膜破裂等情况。
16.2、本发明的多层薄片转板每层薄片两侧均匀分布微米级圆孔，可以增大溶液在转板上的张力，使液膜在不同转动方向的高转速下也能在转盘上稳定吸附，高转速下液膜的更新速度加快，提高了转盘的散热速率，可以大大降低最终气体中的水汽含量，因此也不需要bhp溶液的更新装置，并且液膜温度越低，张力越大，更能提高高转速下液膜在转板上吸附的稳定性。
17.3、本发明在储能飞轮远离耐低温反应容器一侧同轴心设有一个驱动转板，所述驱动转板上可根据实际需要套设传动带与驱动装置相连实现自动驱动旋转，从而既可以选择手动驱动方式，也可以选择自动驱动方式，使用更为灵活。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图，
19.图2为图1中本发明的外观示意图。
20.其中，1：耐低温反应容器，2：多层薄片转板，3：换热器，4：变速箱，5：储能飞轮，501：驱动转板，6：传动带，7：进气口，8：单重态氧出口，9：手摇握把。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步详述。
22.如图1～2所示，本发明包括耐低温反应容器1、多层薄片转板2、换热器3、变速箱4和储能飞轮5，其中多层薄片转板2设于耐低温反应容器1中，且所述多层薄片转板2转轴、变速箱4以及储能飞轮5轮轴依次连接，所述多层薄片转板2即通过所述储能飞轮5驱动转动，且所述储能飞轮5通过所述变速箱4传递转矩，所述多层薄片转板2的每层薄片两侧均匀分布微米级圆孔，所述储能飞轮5上同轴心设有驱动转板501，且所述驱动转板501上设有手摇握把9，换热器3设于耐低温反应容器1中且位于所述多层薄片转板2下侧，所述耐低温反应容器1上端一侧设有输入氯气和氦气的进气口7，另一侧设有输出重态氧气体的单重态氧出口8，所述耐低温反应容器1下半部内装有bhp溶液。
23.如图1所示，所述多层薄片转板2包括沿着圆周方向均布的多层薄片，其中部设有转轴可转动地设于所述耐低温反应容器1中，所述转轴一端与所述变速箱4的输出端相连，所述变速箱4的输入端与所述储能飞轮5的轮轴相连。
24.本实施例中，所述多层薄片转板2材料为钛合金，每层厚度0.5毫米，相邻两层间隔2毫米，每层两侧表面按矩形阵列间距0.1毫米均匀分布直径0.025毫米、深度0.01毫米的圆形小孔，可增大液膜与转板表面的张力，在高转速下，液膜能稳定吸附在转板两侧。
25.本实施例中，所述变速箱4为恒温齿轮变速箱，变速箱4内温度保持在25摄氏度，避免润滑油在低温下凝结，从而保证转轴的正常传动。所述恒温齿轮变速箱为本领域公知技术。
26.如图1所示，所述储能飞轮5远离耐低温反应容器1一侧同轴心设有一个驱动转板501，所述手摇握把9设于驱动转板501中部。单人转动所述手摇握把9即可驱动所述储能飞轮5转动，进而通过所述变速箱4带动所述多层薄片转板2转动。本实施例中，所述储能飞轮5为碳纤维储能飞轮。
27.如图1所示，所述驱动转板501还可以通过传动带6与一个驱动装置相连，所述传动带6一端绕过所述驱动转板501外圆周面上凹槽，另一端绕过设于所述驱动装置输出轴上的驱动带轮。所述驱动装置可以为柴油机、汽轮机、电动马达等装置。
28.如图1所示，所述换热器3为换热管，其往复折弯设于多层薄片转板2下侧且一侧管口伸出至耐低温反应容器1外部与冷却液输入管相连，另一侧管口伸出至耐低温反应容器1外部与冷却液输出管相连。所述换热器3使耐低温反应容器1内的bhp溶液温度稳定在-25摄氏度。
29.如图1所示，本实施例中，所述耐低温反应容器1下半部分为方形、上半部分为拱形，其内壁采用高强度玻璃纤维增强材料，可在内外温差50摄氏度内保持高机械强度与良好的隔热性。所述进气口7上表面水平、下表面与上表面成30
°
夹角，其内壁采用gh600合金材料，可同时耐受干氯气与碱性溶液的腐蚀。所述单重态氧出口8侧面为等腰梯形，最外出口为梯形上底，两腰与上底夹角100
°
，其内壁采用石英材料，可有效减小单重态氧与器壁接触时的猝灭。
30.本发明的工作原理为：
31.本发明工作时，耐低温反应容器1下半部装有bhp溶液，底部的换热器3内部循环流动冷却液，使bhp溶液温度稳定在-25摄氏度，储能飞轮5经手摇握把9由单人转动，单人驱动储能飞轮5转动后，利用变速箱4调节多层薄片转板2至合适转速，此时经进气口7通入按一定比例稀释的氯气和氦气，便可在单重态氧出口8处稳定生成单重态氧气体。
32.储能飞轮5通过手摇握把9手摇驱动，并通过变速箱4调节多层薄片转板2的转速，从而可人工控制多层薄片转板2转向及转速，进而改变单重态氧气体的产生速率，另外多层薄片转板2每层薄片两侧均匀分布微米级圆孔，可以增大溶液在转板上的张力，使液膜在不同转动方向的高转速下也能在转盘上稳定吸附，高转速下液膜的更新速度加快，提高了转盘的散热速率，可以大大降低最终气体中的水汽含量，因此也不需要bhp溶液的更新装置，并且液膜温度越低，张力越大，更能提高高转速下液膜在转板上吸附的稳定性。整套装置结构简单，操作方便，可人力驱动运行。
33.另外本发明在所述储能飞轮5远离耐低温反应容器1一侧同轴心设有一个驱动转板501，所述驱动转板501上可根据实际需要套设传动带6与驱动装置相连实现自动驱动旋转，使用更为灵活。