本发明专利技术导向方法如下：第一步、判断方向；第二步、判断角度θ；第三步、若角度θ为90°，将管道弯角处采用45°斜面管壁；若角度θ不为90°，则根据θ角大小设计反射面角度；第四步，制作侧热交换器及管道；第五步、进行安装连接。本发明专利技术导向方法通过对现有轴快流CO2激光器内罗茨泵或罗茨风机驱动气体循环方法进行改进，根据气体原流动方向、目标流动方向与反射面之间的位置关系，设计相应的管道方案，使工作气体分子因定向运动过程中的碰撞而损失的能量降到最低，进而能有效提高轴快流CO2激光器工作气体在放电管中的流速。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种气体流动导向方法，特别设及一种轴快流c〇2激光器工作气体循 环的导向方法。
技术介绍
轴快流C〇2激光器是一种气体激光器，它发出的激光是通过激发C〇2气体分子到高 能级后再向低能级跃迁时产生的，在工作气体中除了0)2,一般还会有He、N2等辅助气体； C〇2激光器的电光效率一般可达20~25%，即输入工作气体的电功率约有20~25%可转化为激 光输出，而其余的75~80%则主要W热能的形式释放出来，其直接后果就是工作气体温度的 迅速升高，而工作气体温度的升高会削弱激光产生的条件一一粒子数反转，使输出功率降 低，直至完全没有功率输出。为降低工作气体温度，轴快流C〇2激光器生产厂家都会采用罗 茨真空累或罗茨风机产生高速气流并通过热交换器对工作气体进行降温散热，工作气体在 放电管中速度一般需要达到200m/sW上，该样就需要尽量减小循环管路对工作气体的阻 力，特别是在气流方向发生变化的地方；目前在气流方向发生变化的地方普遍采用的导向 方案是直角转弯导向和圆弧转弯导向方法，专利技术人认为该两种通用方法都有不足之处。下 面我们W气体原流动方向与目标流动方向相互垂直(即9〇0转弯)该一特殊情况为例来说明 现有技术的不足。 如图1所示，为直角转弯导向管道示意图，图中9为直角导向9〇0转弯管道8的放 大部分，在其中我们可W看到，方向向右的气流遇到管壁被直接反射回来，显然它们会与后 继的向右气体分子相撞，此处的撞击有多种方式，如图1中的图示11为对屯、正碰、图示10 为上下斜碰、图示12和图示13为左右斜碰，相撞的结果会使参与撞击的气体分子向上下左 右前后各个方向运动，其中只有向上是我们期望的运动方向，它最多只能占到六分之一(该 是把所有斜向上的都归为向上计算)，而其余的气体分子只能参与下一次的碰撞，按热力学 与统计物理学原理，即便不考虑分子热运动的影响（为与分子热运动相区别，我们把上面提 到的速度为200m/s的运动称为气体的定向运动)，仅按宏观定向运动计算，每一个气体分子 平均至少碰撞不低于六次才能获得向上的运动方向；有人会说该些碰撞只有与容器壁的碰 撞才会使气体总能量有损失，但根据实际气体分子之间的碰撞分析，气体分子之间的碰撞 会使气体分子的无规则运动的动能增加，即热运动的动能增加，于是气体温度会因为碰撞 次数的增加而升高，而于此同时气体分子的定向运动动能减小，即气体分子的定向运动的 速度减小，该也是能量守恒的结果，当然，与容器壁的碰撞而损失掉的定向运动动能也会变 成气体分子与器壁分子的热能；总之，不管是碰撞器壁还是气体分子之间的碰撞，碰撞次数 越多，气体分子的定向运动的能量就减少得越多，气体分子的定向运动的速度就越小，该显 然不利于提高轴快流C〇2激光器工作气体在放电管中的速度。从有利于提高轴快流C0 2激 光器工作气体在放电管中的速度该一目标出发，我们就应尽量减少工作气体分子定向运动 过程中的碰撞次数。 如图2所示，为圆弧转弯导向管道示意图，图中15为圆弧导向9(f转弯管道14的 放大部分，在其中我们可W看到，方向向右的气流遇到圆弧管壁反射后其方向是向斜上方 的(其中只有在管道轴屯、的气体分子在反射后才可能是垂直向上的)，该与直角转弯相比有 了很大的进步，但该些斜向上方的气体分子流向并不平行，该样在定向运动过程中它们之 间必然有一定数量的各种碰撞，即便有个别碰不到别的气体分子的气体分子也最终必将碰 到管壁；虽然相较直角转弯碰撞次数有所减少，但仍有提升的余地。
技术实现思路
针对W上问题，本专利技术为一种轴快流C〇2，该导向方 法通过对现有轴快流C〇2激光器内罗茨累或罗茨风机驱动气体循环方法进行改进，根据气 体原流动方向、目标流动方向与反射面之间的位置关系，设计相应的管道方案，使工作气体 分子因定向运动过程中的碰撞而损失的能量降到最低，进而能有效提高轴快流C〇2激光器 工作气体在放电管中的流速，为达此目的，本专利技术提供一种轴快流C〇2激光器工作气体循环 导向方法，具体导向方法如下： 第一步、判断轴快流C〇2激光器内与罗茨累或罗茨风机相连的管道的工作气体原流动 方向和工作气体目标流动方向； 第二步、判断工作气体原流动方向和工作气体目标流动方向之间角度0 ; 第=步、若工作气体原流动方向和工作气体目标流动方向之间角度0为90°，将管道 弯角处采用45°斜面管壁； 若工作气体原流动方向和工作气体目标流动方向之间角度0不为90°，设计反射面， 根据工作气体原流动方向和工作气体目标流动方向W及反射面情况，保证工作气体原流动 方向经反射面反射后才能沿目标流动方向流出，将管道弯角处采用对应反射面角度进行设 计； 第四步，管道设计完成后，制作高压侧热交换器及管道和低压侧热交换器及管道； 第五步、通过高压侧热交换器及管道将放电管与罗茨累或罗茨风机的罗茨累或罗茨风 机出风口相连，通过低压侧热交换器及管道将放电管与罗茨累或罗茨风机的罗茨累或罗茨 风机进风口相连。 作为本专利技术进一步改进，所述反射面处的导通截面与非导向处一致或所述反射面 处的导通截面大于非导向处或所述反射面处的导通截面小于非导向处，本专利技术可根据实际 情况设计导通截面与非导向处的导通截面。 本专利技术如图3斜面反射导向管道示意图所示，图中17为45"斜面反射导向9〇0转 弯管道16的放大部分，在其中我们可W看到，方向向右的气流遇到45"斜面管壁18反射后 其方向是向上的，该些向上的气体分子流向平行，且与向上的管道壁平行，该样在定向运动 过程中它们之间W及它们与管道壁理论上没有碰撞，即在转弯处只有与45"斜面管壁18的 一次碰撞就实现了定向运动的方向转变，该样工作气体分子因定向运动过程中的碰撞而损 失的能量就降到了最低，该能有效提高轴快流C〇2激光器工作气体在放电管中的流速。 除了W上我们解决了气体原流动方向与目标流动方向是相互垂直的特殊情况， 对于一般情况而言，即气体原流动方向与目标流动方向不是相互垂直的，而是成一定的角 度，如图4所示，工作气体原流动方向22与目标流动方向23成0角，虚线20为0角的 角平分线，图示21为反射面，由平面几何知识知，只有当反射面21垂直于0角的角平 分线20时（即反射面21与工作气体原流动方向22和目标流动方向23皆成（9(f-卵OTE * i ^^ 0)角），工作气体原流动方向22经反射面21反射后才能沿目标流动方向23流出；当 知道了气体原流动方向22、目标流动方向23与反射面21之间的位置关系后，就可W设计出 所需的导向管道了，如图4中当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轴快流CO2激光器工作气体循环导向方法，其特征在于：具体导向方法如下：第一步、判断轴快流CO2激光器内与罗茨泵或罗茨风机（1）相连的管道的工作气体原流动方向（22）和工作气体目标流动方向（23）；第二步、判断工作气体原流动方向（22）和工作气体目标流动方向（23）之间角度θ；第三步、若工作气体原流动方向（22）和工作气体目标流动方向（23）之间角度θ为90°，将管道弯角处采用45°斜面管壁（18）；若工作气体原流动方向（22）和工作气体目标流动方向（23）之间角度θ不为90°，设计反射面（21），根据工作气体原流动方向（22）和工作气体目标流动方向（23）以及反射面（21）情况，保证工作气体原流动方向（22）经反射面（21）反射后才能沿目标流动方向（23）流出，将管道弯角处采用对应反射面（21）角度设计，即反射面（21）与工作气体原流动方向（22）和目标流动方向（23）皆成（90º ‑ QUOTEθ）角；第四步，管道设计完成后，制作高压侧热交换器及管道（3）和低压侧热交换器及管道（5）；第五步、通过高压侧热交换器及管道（3）将放电管（4）与罗茨泵或罗茨风机（1）的罗茨泵或罗茨风机出风口（2）相连，通过低压侧热交换器及管道（5）将放电管（4）与罗茨泵或罗茨风机（1）的罗茨泵或罗茨风机进风口（6）相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：司立众，鞠全勇，刘旭明，郑李明，周洪，高峰，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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