一种高速弹丸离心加速系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110689971A(43)申请公布日2020.01.14(21)申请号201911035854.2(22)申请日2019.10.29(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230031安徽省合肥市庐阳区蜀山湖路350号(72)发明人左桂忠胡建生黄明孟献才李成龙钱玉忠徐伟孙震陈跃李琳汤中亮(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人杨学明(51)Int.Cl.G21B1/15(2006.01)G21B1/03(2006.01)G21B1/11(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种高速弹丸离心加速系统和方法(57)摘要本发明公开了一种高速弹丸离心加速系统和方法，包括有旋转泵体、旋转轴、旋转叶片、旋转腔室、加速器支撑、加料室、加料管道、出料口、出料管道、靶室、分子泵机组及控制器。旋转轴安装在旋转泵体上，旋转轴的上方安装旋转叶片，旋转轴及旋转叶片放置在旋转腔室内部；加料室位于旋转腔室顶部，通过加料管道连接到旋转叶片上方；出料口设置在旋转腔室的侧壁，出料管道焊接到出料口上，出料管道在旋转腔室的切线方向上；分子泵机组连接到旋转泵体；控制器为旋转泵体提供电源及变频控制旋转轴转速，并实时显示旋转转速。本发明利用涡轮分子泵的旋转泵体及旋转轴为旋转叶片提供高达每分钟40000-90000转的转速，最终通过旋转腔室切线方向的出料口及出料管道将弹丸甩出，实现弹丸500-1000m/s的高速注入，解决聚变装置中高速弹丸注入的难题。CN110689971ACN110689971A权利要求书1/2页1.一种高速弹丸离心加速系统，其特征在于：包括有旋转泵体、旋转轴、旋转叶片、旋转腔室、加速器支撑、加料室、加料管道、出料口、出料管道、靶室、分子泵机组及控制器；所述旋转轴安装在旋转泵体上，所述旋转轴的上方设有旋转叶片，所述旋转轴及旋转叶片布置在旋转腔室内部，所述加料室位于旋转腔室顶部，所述的弹丸存储在加料室内，所述的加料管道连通加料室与旋转叶片，所述的出料口设置在旋转腔室的侧壁，所述的出料管道焊接到出料口上，所述的靶室焊接到出料管道的终端，所述的分子泵机组连接到旋转泵体，所述的控制器通过控制线连接到旋转泵体；将弹丸从加料室通过加料管道坠入到高速旋转的叶片中心区域，通过旋转叶片的旋转加速，将弹丸甩出到旋转腔室的内壁做圆周运动；当高速旋转的弹丸达到出料口位置时，将沿切线高速通过出料口，注入到出料管道内，实现弹丸500-1000m/s的高速注入。2.根据权利要求1所述的高速弹丸离心加速系统，其特征在于：所述的高速弹丸为固态弹丸，尺寸为0.5-3mm，材质为锂、铍、碳及钨中的任一一种，或为固态的氢同位素弹丸，要求速度为500-1000m/s可调。3.根据权利要求1所述的高速弹丸离心加速系统，其特征在于：所述的旋转泵体为普通的涡轮分子泵泵体，所述的旋转轴为泵体裸露的旋转轴，通过去除分子泵内的叶片，即定子和转子，获得裸露的旋转轴，利用分子泵在真空环境下实现每分钟40000-90000转的转速。4.根据权利要求2所述的高速弹丸离心加速系统，其特征在于：所述的旋转叶片固定在旋转轴的顶部，旋转叶片采用轻质的钛合金材料，包括槽体模块和盖板，所述的槽体模块中间开深度5mm菱形槽，为弹丸的坠落区域；槽体模块两边开方形槽，深度5mm，宽度6mm，为弹丸的加速槽；所述的盖板中间开直径1.5cm的圆孔，通过螺钉紧固在槽体模块上，阻止加速槽内的弹丸溢出；旋转叶片的长度根据设计的弹丸速度调整，弹丸的速度与旋转轴转速及叶片长度正相关。5.根据权利要求2所述的高速弹丸离心加速系统，其特征在于：所述旋转腔室为不锈钢圆桶，在旋转叶片上离心加速的弹丸脱离叶片后，将在旋转腔室内壁绕圆周运动旋转；所述的出料口布置在旋转腔室的侧壁，形状为圆形，圆形中心与旋转叶片保持在同一水平高度。6.根据权利要求1所述的高速弹丸离心加速系统，其特征在于：所述加料室位于旋转腔室顶部，固态弹丸存储在加料室内部；所述的加料管道连通加料室与旋转叶片中心圆形槽区，弹丸通过加料管道坠落到旋转叶片的中心圆形槽内，由于圆形槽位于中心，初速度为零，能阻止弹丸溢出。7.根据权利要求1所述的高速弹丸离心加速系统，其特征在于：所述的出料管道焊接到出料口上，尺寸与出料口一致，内表面光滑，方向为旋转腔室的切线方向；所述的靶室焊接到出料管道的终端，为高速弹丸注入的腔室。8.根据权利要求1所述的高速弹丸离心加速系统，其特征在于：所述的分子泵机组连接到旋转泵体，为旋转腔室提供真空度小于10-3Pa的真空环境；所述的控制器通过控制线连接到旋转泵体，控制器为旋转泵体提供电源及变频控制旋转轴转速，并实时显示旋转转速，分子泵机组及