DE19521688C2 - Sauerstoff-Jod-Laser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sauerstoff-Jod-Laser, umfassend:
eine Reaktionseinheit zur Erzeugung eines angeregten Sauerstoff umfassenden Gasstroms durch chemische Reaktion zwischen einer Reaktionsflüssigkeit und einem Reaktionsgas in einem Reaktionsraum (74) einer Reaktionseinheit (18), eine Wasser­ dampffalle mit einem Kondensationsraum, in welchem von dem Gasstrom mitgeführter Wasserdampf an kalten Oberflächen aus­ kondensiert, einen Jodinjektor, welcher zur Erzeugung eines laseraktiven Gasgemisches Jod in den Gasstrom injiziert und einen vom laseraktiven Gasgemisch durchströmten Laserresonator.

Ein derartiger Sauerstoff-Jod-Laser ist aus dem Artikel von Hiroo Fujii, Masahiro Iizuka, Mikio Muro, Hirotsuna Kuchiki und Toshio Atsuta mit dem Titel "Development of Chemical Oxygen-Iodine Laser for Industrial Application" in SPIE Vol. 1397 Eight Int. Symp. on Gas Flow and Chemical Lasers (1990), S. 213-220, J.M. Orza, C. Domingo, Editors Published by SPIE - The Intern. Soc. for Opt. Eng. Bellingham, Wa 98 227-0010, USA bekannt.

Bei einem derartigen Sauerstoff-Jod-Laser weist die Wasser­ dampffalle von ihrem Inneren her gekühlte Scheiben auf, an deren äußeren Oberfläche sich Wasserdampf in Form von Eis ab­ setzt, wobei dieses Eis dann während des Betriebs kontinuier­ lich von den Scheiben abgekratzt wird.

Eine derartige Lösung hat den Nachteil, daß diese mechanisch aufwendig aufgebaut ist und außerdem das Abkratzen des Eises von der Oberfläche der Scheiben entweder nur unvollständig erfolgen kann, so daß die Kondensationswirkung beeinträchtigt ist oder mit mechanisch aufwendigen Mitteln erfolgen muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sauer­ stoff-Jod-Laser der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß mit möglichst einfachen Mitteln ein möglichst wasserdampf­ freier Gasstrom erhältlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß durch das Abscheiden des Wasserdampfes auf einer Flüssig­ keitsoberfläche anstelle einer körperlichen Oberfläche der Vor­ teil besteht, daß der Dampf nicht mehr als Eis vorliegt, sondern von der Flüssigkeit aufgenommen wird und sich somit mit der Flüssigkeit einfach aus dem Kondensationsraum abtrans­ portieren läßt und dadurch wiederum stets ein optimaler ther­ mischer Kontakt zwischen dem Gasstrom und der Flüssigkeits­ oberfläche möglich ist, der keinerlei Beeinträchtigung durch den bereits kondensierten Wasserdampf erfährt.

Grundsätzlich läßt sich dabei die Kondensationsflüssigkeit in unterschiedlichster Art und Weise in dem Kondensationsraum bewegen. Beispielsweise ist es denkbar, die Kondensations­ flüssigkeit mechanisch zu bewegen, beispielsweise dadurch, daß diese einen Flüssigkeitsfilm auf einem mechanisch be­ wegten Element, zum Beispiel einer Scheibe, bildet.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Kondensations­ flüssigkeit sich in dem Kondensationsraum in Form einer Strö­ mung bewegt, da die Ausbildung einer Strömung der Kondensa­ tionsflüssigkeit sich besonders einfach realisieren läßt und damit die für ein mechanisch bewegtes Teil erforderlichen Maßnahmen und Probleme entfallen können.

Um einen möglichst optimalen Austausch zwischen dem von dem Gasstrom mitgeführten Wasserdampf und der Kondensations­ flüssigkeit zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Kondensationsflüssigkeit relativ zum Gasstrom durch den Kondensationsraum bewegt. Dadurch ist ein ständiger Aus­ tausch der mit dem Gasstrom wechselwirkenden Kondensations­ flüssigkeit möglich, so daß sich diese durch die Wechsel­ wirkung mit dem Gasstrom nicht verändert und somit wiederum eine möglichst optimale Kondensation des Wasserdampfes erlaubt.

Um die Kondensationsflüssigkeit durch den Kondensationsraum strömen zu lassen, sind die vielfältigsten Lösungen denkbar.

So ist es beispielsweise möglich, die Kondensationsflüssig­ keit in Form von Tropfen durch den Kondensationsraum zu be­ wegen. Dabei sind vorzugsweise die Tropfen im wesentlichen gleich groß und insbesondere so groß, daß sie von dem den Kondensationsraum durchsetzenden Gasstrom nicht mitgerissen werden.

Alternativ dazu sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Kondensationsflüssigkeit in Form von mehreren Flüssigkeitsstrahlen durch den Kondensationsraum strömt.

Die Flüssigkeitsstrahlen können prinzipiell so ausgebildet sein, daß sie nach ihrer Erzeugung sich zunächst zusammen­ hängend bewegen, dann aber abreißen und einzelne Tropfen oder Tröpfchen bilden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Flüssigkeitsstrahlen als zusammenhängende Strahlen den Kondensationsraum durchströmen, da damit die Tropfen oder Tröpfchenbildung unterdrückt ist und somit auch die Wahr­ scheinlichkeit, daß der Gasstrom beim Durchströmen des Kon­ densationsraums wiederum die Kondensationsflüssigkeit mit­ reißt, gering ist.

Dieses Mitreißen von Tröpfchen der Kondensationsflüssigkeit läßt sich insbesondere dann optimal unterbinden, wenn die Kondensationsflüssigkeit tröpfchenbildungsfrei durch den Kon­ densationsraum geführt ist. Das heißt, daß auch bei Auflösung der Flüssigkeitsstrahlen keinerlei Tropfen oder Tröpfchen­ bildung erfolgt.

Die Flüssigkeitsstrahlen sind dabei vorzugsweise so ausge­ bildet, daß sie eine Dicke von mindestens ungefähr 1 mm auf­ weisen, damit ist sichergestellt, daß diese sich über die erforderliche Weglänge durch den Kondensationsraum als zu­ sammenhängende Flüssigkeitsstrahlen bewegen.

Alternativ oder ergänzend zu der Möglichkeit, daß Flüssig­ keitsstrahlen frei durch den Kondensationsraum verlaufen sieht eine weitere vorteilhafte Möglichkeit vor, daß die Kon­ densationsflüssigkeit in dem Kondensationsraum Wandflächen als Flüssigkeitsfilm überströmt und durch diese geführt ist. Derartige Wandflächen zur Führung eines Flüssigkeitsfilmes erlauben es, diesen an definierten Orten in dem Konden­ sationsraum zu positionieren und andererseits erlauben diese Wandflächen trotz beispielsweise wechselnder Strömungsge­ schwindigkeit des Gasstroms den Flüssigkeitsfilm an ein und derselben Stelle zu halten.

Vorzugsweise sind dabei die Wandflächen so ausgebildet, daß sie Zwischenräume bilden, durch welche der Gasstrom hindurch­ tritt.

Die Wandflächen können von unterschiedlichsten Körpern ge­ bildet sein. Beispielsweise wäre es denkbar, daß die Wand­ flächen einfach durch von einem Flüssigkeitsfilm überdeckte Gehäusewandflächen gebildet sind.

Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Wandflächen durch Führungselemente gebildet sind, welche beispielsweise von der Kondensationsflüssigkeit überströmt sind oder bedeckt mit Kondensationsflüssigkeit bewegbar sind.

Hinsichtlich der Anordnung der Flüssigkeitsoberflächen im Kondensationsraum wurde im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die Flüssigkeitsoberflächen in mindestens einer Reihe und insbesondere mit Abstand zueinander angeordnet sind. Noch vorteilhafter ist es, wenn mehrere Reihen aufeinanderfolgend im Abstand voneinander angeordnet sind. In diesem Fall ist es besonders zweckmäßig, wenn aufeinanderfolgend und im Abstand angeordnete Reihen versetzt zueinander angeordnete Flüssig­ keitsoberflächen aufweisen.

Hinsichtlich der Anordnung des Kondensationsraums der Wasser­ dampffalle selbst wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Kondensationsraum in einem für den Gasstrom vorge­ sehenen Austrittskanal der Reaktionseinheit angeordnet ist.

Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß damit das Volumen des Kondensationsraums möglichst klein gehalten werden kann und somit die Wahrscheinlichkeit, daß eine Deaktivierung des angeregten Sauerstoffs in dem Reaktionsraum erfolgt, sehr klein gehalten wird.

Besonders vorteilhaft ist es dabei ferner, wenn der Konden­ sationsraum möglichst nahe am Reaktionsraum angeordnet ist. Besonders zweckmäßig ist es, wenn sich der Kondensationsraum im wesentlichen unmittelbar an den Reaktionsraum anschließt.

Hinsichtlich der Führung der Kondensationsflüssigkeit nach Bewegen derselben durch den Kondensationsraum wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, die Kondensationsflüssigkeit aus einem Behälter zu nehmen und in einem zweiten Behälter wieder zu sammeln, dann zu regenerieren und wieder in den ersten Behälter zu über­ führen.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Kondensations­ flüssigkeit in einem Kreislauf geführt ist.

Zweckmäßigerweise ist dabei der Kreislauf mit einer Kühlein­ richtung zur Kühlung der Kondensationsflüssigkeit auf eine für die Kondensation des Wasserdampfes optimale Temperatur versehen.

Darüber hinaus ist vorteilhafterweise noch im Kreislauf ein Abscheider für Wasser aus der die Kondensationsflüssigkeit vorgesehen, damit die Möglichkeit besteht, das von dieser transportierte kondensierte Wasser der Kondensationsflüssig­ keit wieder zu entnehmen.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht dabei vor, daß die Kondensationsflüssigkeit von der Reaktionsflüssigkeit der Reaktionseinheit gebildet ist.

Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß die bei der Reaktionsflüssigkeit ohnehin erforderliche Aufbereitung sowohl hinsichtlich der Zusammensetzung als auch der Tem­ peratur gleichzeitig auch für die Verwendung derselben Flüssigkeit in der Wasserdampffalle ausgenutzt werden kann.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht dabei vor, daß die Reaktionsflüssigkeit aus der Reaktionseinheit entnommen und einer Aufbereitungseinheit zugeführt wird und dann die aufbereitete Reaktionsflüssigkeit der Wasserdampf­ falle zur Verwendung in derselben als Kondensationsflüssig­ keit zugeführt wird.

Ferner ist es in diesem Fall besonders einfach, wenn die als Kondensationsflüssigkeit in der Wasserdampffalle wirkende Reaktionsflüssigkeit nach Durchlaufen der Wasserdampffalle in die Reaktionseinheit eintritt.

In diesem Fall ist ebenfalls vorzugsweise vorgesehen, daß die Reaktionsflüssigkeit aus der Reaktionseinheit austritt und in eine Aufbereitungseinheit eintritt.

Um eine möglichst geringe Deaktivierung des Sauerstoffs in der Wasserdampffalle zu erhalten ist vorzugsweise vorgesehen, daß in der Wasserdampffalle das Verhältnis der aktiven kalten Oberflächen zum Volumen kleiner ist als das Verhältnis der aktiven Oberfläche zum Volumen in der Reaktionseinheit, so daß zwar eine Abscheidung von Wasserdampf aus dem Gasstrom so gut wie möglich erfolgt, allerdings so weit wie möglich eine Deaktivierung des Sauerstoffs aufgrund eines großen Volumens der Wasserdampffalle vermieden wird.

Ferner ist vorteilhafterweise das Volumen des Kondensations­ raums kleiner als ungefähr ein Drittel des Volumens des Reak­ tionsraums.

Hinsichtlich der Ausbildung der Reaktionseinheit wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Reaktions­ einheit als sogenannter Blasengenerator (bubble generator) ausgebildet ist, bei welchem das Reaktionsgas in Form von Blasen durch die Reaktionsflüssigkeit hindurchtritt und an den Grenzflächen zwischen den Blasen und der Reaktions­ flüssigkeit die chemische Reaktion des Reaktionsgases mit der Reaktionsflüssigkeit erfolgt.

Alternativ dazu ist bei einem besonders vorteilhaften Aus­ führungsbeispiel vorgesehen, daß die Reaktionseinheit als sogenannter Scheibengenerator ausgebildet ist, bei welchem Reaktionsscheiben in einem Bad mit Reaktionsflüssigkeit benetzt werden und dann diese benetzten Scheiben von dem Strom des Reaktionsgases umströmt werden, so daß an der Flüssigkeitsoberfläche der Reaktionsflüssigkeit auf den benetzten Scheiben die chemische Reaktion erfolgt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Reaktionseinheit eine gemäß der DE 44 42 463 A1 ausgebildete Reaktionseinheit zum Einsatz kommt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Sauerstoff-Jod-Lasers;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Sauerstoffgenerators im Längsschnitt;

Fig. 3 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sauerstoffgenerators;

Fig. 4 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2 eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sauerstoffgenerators;

Fig. 5 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2 eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sauerstoffgenerators;

Fig. 6 eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sauerstoffgenerators; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung von in Reihen angeordneten Flüssigkeitsstrahlen längs Linie 7-7 in Fig. 2.

Ein erfindungsgemäßer chemischer Sauerstoff-Jod-Laser umfaßt einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Sauerstoffgenerator zur Erzeugung von elektronisch angeregtem Sauerstoff durch chemische Reaktion zwischen in einem Speicherbehälter 12 gespeichertem Chlorgas, welches über eine Leitung 14 dem Sauerstoffgenerator 10 zugeführt wird und einer Reaktions­ flüssigkeit, welche über eine Leitung 16 dem Sauerstoffgene­ rator zugeführt wird.

In einer Reaktionseinheit 18 reagieren dann das gasförmige Chlor und die Reaktionsflüssigkeit, vorzugsweise basische Peroxydlösung (BHP), unter Bildung von angeregtem Sauerstoff, welchem dann in einer Wasserdampffalle 20 des Sauerstoffgene­ rators 10 bei der Sauerstoffbildung entstehender Wasserdampf entzogen wird. Der angeregte Sauerstoff strömt dann aus dem Sauerstoffgenerator 10 über einen Strömungskanal 22 in einen Jodinjektor 24 und dann durch eine Überschalldüse 26 in einen Laserresonator 28, gebildet durch einen Satz von Spiegeln 30.

Das in dem Jodinjektor 24 dem angeregten Sauerstoff zugesetzte Jod wird in einem Joddampferzeuger 32 erzeugt und über eine Leitung 34 dem Jodinjektor 24 zugeführt.

Die in den Sauerstoffgenerator 10 einströmende Reaktions­ flüssigkeit wird in einem als Ganzes mit 36 bezeichneten Reaktionsflüssigkeitskreislauf umgewälzt, wobei dieser Reak­ tionsflüssigkeitskreislauf 36 die Zuleitung 16 zum Sauer­ stoffgenerator 10, eine aus dem Sauerstoffgenerator 10 her­ ausführende Ableitung 38, eine Aufbereitungseinheit 40 und eine Umwälzpumpe 42 umfaßt.

In der Aufbereitungseinheit 40 ist vorzugsweise ein Mischbe­ hälter 43 vorgesehen, in welchem Kalilauge oder auch bei­ spielsweise Natronlauge aus einem Laugen-Speicher 44 und Wasserstoffperoxyd aus einem Wasserstoffperoxydspeicher 46 zur Regenerierung der Reaktionsflüssigkeit zuführbar sind. Ferner umfaßt die Aufbereitungseinheit 40 einen Abscheider 48 zum Abscheiden von Kaliumchlorid und Wasser aus der Reaktions­ flüssigkeit. Zum Kühlen der Reaktionsflüssigkeit ist ferner noch ein Wärmetauscher 50 in der Aufbereitungseinheit 40 vor­ gesehen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt ein erstes Ausführungsbei­ spiel eines erfindungsgemäßen Sauerstoffgenerators 10 ein Ge­ häuse 60 für die Reaktionseinheit, in dessen unterem Bereich ein Bad 62 der Reaktionsflüssigkeit steht. In dieses Bad 62 tauchen mehrere um eine gemeinsame Achse 64 drehbare Reak­ tionsscheiben 66 mit ihrer jeweils unteren Hälfte 68 ein, während eine obere Hälfte 70 der Reaktionsscheiben 66 mit Reaktionsflüssigkeit aus dem Bad 62 benetzt von einem Chlor­ gasstrom 72 umspült ist, welcher über einen mit der Leitung 14 verbundenen Einlaß 73 in das Gehäuse 60 einströmt. Der Chlorgasstrom 72 reagiert mit der auf den oberen Hälften 70 der Reaktionsscheiben 66 vorhandenen Reaktionsflüssigkeit unter Bildung von in der Flüssigkeit abgeschiedenem Kaliumchlorid und Freisetzung von gasförmigem angeregtem Sauerstoff in einem über dem Bad 62 liegenden, von dem Gehäuse 60 umschlossenen und den oberen Hälften 68 der Reaktionsscheiben 66 durchsetzten Reaktionsraum 74.

In dem Reaktionsraum 74 bildet sich dabei ein den angeregten Sauerstoff umfassender Gasstrom 76 aus, welcher über ein Aus­ trittskanal 78 in den Strömungskanal 22 eintritt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, erstreckt sich der Austrittskanal 78 zunächst mit einem ersten, sich unmittelbar an den Reak­ tionsraum 74 anschließenden Abschnitt 78a längs einer Rich­ tung 80, welche von dem Bad 62 weg weist und mit einer Ober­ fläche des Bades 62 einen Winkel von mindestens 30° ein­ schließt.

Im Anschluß an den ersten Abschnitt 78a erstreckt sich dann der Austrittskanal 78 mit einem zweiten Abschnitt 78b bereits parallel zur Richtung 84 des Strömungskanals 22 und geht dann in denselben über.

Der Abschnitt 78b des Austrittskanal 78 bildet seinerseits einen Kondensationsraum 86, welcher von Flüssigkeitsstrahlen 88 einer Kondensationsflüssigkeit durchsetzt ist, wobei die Flüssigkeitsstrahlen 88 quer zur Richtung 84 verlaufen, längs welcher der Gasstrom 76, umfassend den angeregten Sauerstoff in dem Abschnitt 78b strömt.

Zur Ausbildung der Flüssigkeitsstrahlen 88 ist vorzugsweise eine obere Wand 90 des Austrittskanals 78 im Abschnitt 78b mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen 92 versehen, aus welchen dann die Flüssigkeitsstrahlen 88 austreten. Den Düsenöffnungen 92 gegenüberliegend ist eine untere Wand 94 des Austrittskanal 78 mit einer Öffnung 96 versehen, durch welche sämtliche Flüssigkeitsstrahlen 88 ihrerseits hindurch­ treten und in ein unterhalb der unteren Wand 94 liegendes Auffangbecken 98 eintreten. In dem Auffangbecken 98 bildet sich dabei vorzugsweise ein Bad 100 der Kondensationsflüssig­ keit, wobei die Kondensationsflüssigkeit von dem Bad 100 über einen Zuflußkanal 102 in das Bad 62 übertritt.

Zur Zuführung von Kondensationsflüssigkeit zu den Düsen­ öffnungen 92 ist über diesen ein als Ganzes mit 104 be­ zeichneter Vorratsbehälter angeordnet, in welchem sich ein über den Düsenöffnungen 92 liegendes Bad 106 der Kondensa­ tionsflüssigkeit bildet, wobei der Druck der durch die Düsen­ öffnungen 92 hindurchströmenden Kondensationsflüssigkeit ein­ stellbar ist.

In diesem Vorratsbehälter 104 mündet nun die, bereits im Zu­ sammenhang mit Fig. 1 beschriebene Zuleitung 16 des Kreislaufs 36 für die Reaktionsflüssigkeit.

Durch den Kreislauf 36 wird die Reaktionsflüssigkeit über die Ableitung 38 aus dem Bad 62 abgeführt, wobei die Reaktions­ flüssigkeit die bei der Reaktion im Reaktionsraum 74 ent­ stehenden Reaktionsprodukte Kaliumchlorid und Wasser enthält und zusätzlich aufgrund der bei der chemischen Reaktion frei­ werdenden Wärme aufgeheizt ist.

Diese Reaktionsflüssigkeit wird in der Aufbereitungseinheit 40 aufbereitet, wobei einerseits durch Aufrechterhaltung der Konzentration von Wasserstoffperoxyd und KOH diese in der Mischkammer 43 zugegeben werden, ferner in dem Abscheider 48 Kaliumchlorid und Wasser abgeschieden werden und dann die Reaktionsflüssigkeit im Wärmetauscher 50 abgekühlt wird. Mit der Pumpe 42 wird die Reaktionsflüssigkeit über die Zu­ leitung 16 dem Bad 106 im Vorratsbehälter 104 zugeführt und tritt durch die Düsenöffnungen 92 in Form der Flüssigkeits­ strahlen 88 durch den Kondensationsraum 86 hindurch, wobei die Reaktionsflüssigkeit hierbei als Kondensationsflüssig­ keit dient, so daß sich an Oberflächen der Flüssigkeits­ strahlen 88 im Gasstrom 76 mitgeführter Wasserdampf abscheidet, der dann durch die Flüssigkeitsstrahlen 88 in das Bad 100 im Auffang­ becken 98 überführt wird, wobei die Kondensationsflüssigkeit dann als eigentliche Reaktionsflüssigkeit über den Zufluß­ kanal 102 in das Bad 62 eintritt, um dort die Reaktions­ scheiben 66 zu benetzen.

Bei dieser Führung der Reaktionsflüssigkeit besteht somit der Vorteil, daß diese im frisch gekühlten Zustand zunächst als Kondensationsflüssigkeit wirkt, dabei Wasserdampf aus dem Strom 76 des angeregten Sauerstoffs auskondensiert, dann in das Bad 62 eintritt, dort die Reaktionsscheiben 66 benetzt und kühlt, um die bei der chemischen Reaktion auftretende Wärme aufzunehmen und anschließend sowohl hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung als auch hinsichtlich ihrer Tempe­ ratur in der Aufbereitungseinheit 40 aufbereitet wird, wobei aufgrund der Tatsache, daß Wasser als Reaktionsprodukt bei der chemischen Reaktion entsteht, die Aufbereitungseinheit 40 ohnehin Wasser aus der Reaktionsflüssigkeit entfernen muß, so daß der das zusätzlich durch die Kondensation von Wasserdampf in der Wasserdampffalle 20 eingetragene Wasser problemlos mitentfernt werden kann.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sauerstoffgenerators 10', dargestellt in Fig. 3, sind die­ jenigen Teile, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungs­ beispiel verwiesen werden kann.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel 10' die Flüssigkeitsstrahlen 88 so angeordnet, daß sie den Abschnitt 78a des Austrittskanals 78 durchsetzen und dabei auf eine Wand 120 des Gehäuses 60 auftreffen, welche in eine den Reaktionsraum 74 begrenzende Seitenwand 122 übergeht, wobei die Wand 120 des Abschnitts 78a so geneigt ist, daß die auf dieser auftreffende Konden­ sationsflüssigkeit auf die Seitenwand 122 übergeleitet und von dieser in das Bad 62 überführt wird.

Vorzugsweise ist dabei die Seitenwand 122 diejenige, die den Strom 76 des angeregten Sauerstoffs in Richtung des Aus­ trittskanals 78 umlenkt.

Damit entfällt das Vorsehen eines Auffangbeckens 98 und des Zuflußkanals 102.

Ferner dient ein sich auf der Wand 120 und der Seitenwand 122 ausbildender Flüssigkeitsfilm 124 ebenfalls zur zusätzlichen Bildung einer kalten Flüssigkeitsoberfläche, an welcher in dem Strom 76 mitgeführter Wasserdampf kondensiert.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel 10'' eines erfindungs­ gemäßen Sauerstoffgenerators verläuft der Abschnitt 78a des Austrittskanals 78 mit seiner Richtung 80'' ungefähr im Winkel von 90° zur Oberfläche 82 des Bades 62 und die Flüssigkeits­ strahlen 88 durchsetzen, schräg zur Richtung 80'' verlaufend, den Abschnitt 78a, wobei die Düsenöffnungen 92 in einer der Wand 120 gegenüberliegenden Wand 126 angeordnet sind, die ihrerseits den Vorratsbehälter 104'' begrenzt, der auf einer dem Abschnitt 78a gegenüberliegenden Seite der Wand 126 ange­ ordnet ist.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel bildet sich ein auf der Wand 120 und der Seitenwand 122 ablaufender und bis zum Bad 62 reichender Flüssigkeitsfilm 124, welcher ebenfalls eine kalte Flüssigkeitsoberfläche zur zusätzlichen Abscheidung von Wasserdampf aus dem Strom 76 bildet.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sauerstoffgenerators 10''', dargestellt in Fig. 5, verläuft der Abschnitt 78a des Austrittskanals 78 in gleicher Richtung wie beim dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 4, allerdings durchsetzen die Flüssigkeitsstrahlen 88 den Ab­ schnitt 78a parallel zur Richtung 80'', wobei die Düsenöffnun­ gen 92 in einer quer zur Richtung 80'' verlaufenden Umlenkwand 128 des Austrittskanals 78 angeordnet sind.

Die Flüssigkeitsstrahlen 88 treffen dabei nicht auf die den Abschnitt 78a begrenzende Wand 120 oder die den Reaktionsraum 74 begrenzende Seitenwand 122 sondern verlaufen direkt bis zur Oberfläche 82 des Bades 62 und treten direkt in dieses ein, wobei die Flüssigkeitsstrahlen 88 gleichzeitig noch teilweise zur Benetzung der Reaktionsscheiben 66 im Reak­ tionsraum 74 beitragen.

Im übrigen wird bezüglich der nicht ausdrücklichen beschrie­ benen Merkmale des dritten und vierten Ausführungsbeispiels auf die Ausführungen im Zusammenhang mit dem ersten und zwei­ ten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Alternativ zu den in den bisherigen Ausführungsbeispielen beschriebenen homogenen Flüssigkeitsstrahlen, welche sich insbesondere kontinuierlich durch den Kondensationsraum 86, das heißt ohne Abzureißen und insbesondere ohne Tropfen- und Tröpfchenbildung erstrecken, sieht eine weitere, in Fig. 6 dargestellte Möglichkeit vor, eine Flüssigkeitsoberfläche zur Kondensation des Wasserdampfes dadurch zu bilden, daß die Kondensationsflüssigkeit ein Führungselement 140 überströmt und dabei auf diesem Führungselement 140 einen Flüssigkeits­ film 142 bildet. Dieses Führungselement 140 kann dabei, wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt, ein Führungsdorn sein, welcher sich bei Anordnung des Kondensationsraums 86 im Ab­ schnitt 78b des Austrittskanals 78 durch eine Öffnung 144 in der unteren Wand 94 hindurch in Richtung der oberen Wand 90 erstreckt und in geringerem Abstand von den Düsenöffnungen 92 mit seinem oberen Ende 146 endet, so daß aus der Düsenöffnung 92 austretende Flüssigkeit sich nach ihrem Auftreffen auf das obere Ende 146 als Flüssigkeitsfilm 142 über die gesamte Außenfläche des Dorns 140 verteilt und längs diesem durch die Öffnung 144 in das unterhalb derselben angeordnete Auffang­ becken 98 strömt.

Vorzugsweise erstreckt sich dabei der Dorn 140 von einem Boden 148 des Auffangbeckens 98 ausgehend durch das Bad 100 hindurch und dann durch die Öffnung 144.

Im Rahmen der bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde nicht näher auf die Anordnung der Flüssigkeitsstrahlen 88 ein­ gegangen.

Vorzugsweise sind diese in sich über die gesamte Breite des jeweiligen Abschnitts des Austrittskanals 78 erstreckenden Reihen 150a, 150b und 150c angeordnet, wobei die Flüssig­ keitsstrahlen in den einzelnen Reihen 150a, 150b, 150c so angeordnet sind, daß sie gegenüber der jeweils nächstliegenden Reihe 150b, 150c auf Lücke stehen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.

Ferner ist der Abstand der Flüssigkeitsstrahlen vorzugsweise so gelegt, daß dieser ungefähr das ein- bis fünffache eines Durch­ messers der jeweiligen Flüssigkeitsstrahlen 88 beträgt.

Die gleichen Verhältnisse gelten für das Vorsehen von Führungs­ elementen 140, auf denen sich jeweils ein Flüssigkeitsfilm 142 ausbildet, wobei anstelle des Durchmessers der Flüssigkeits­ strahlen 88 als Durchmesser der Durchmesser des Führungs­ elements 140 mit dem auf diesem sich ausbildenden Flüssig­ keitsfilm 142 einzusetzen ist.

Hinsichtlich des Durchmessers der Flüssigkeitsstrahlen 88 oder der Führungselemente 140 mit den jeweiligen Flüssigkeitsfilmen wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So ist es möglich die Durchmesser gleich groß oder unterschiedlich groß zu wählen.

Claims (22)

1. Sauerstoff-Jod-Laser, umfassend: eine Reaktionseinheit (18) zur Erzeugung eines angeregten Sauerstoff um­ fassenden Gasstroms durch chemische Reaktion zwischen einer Reaktionsflüssigkeit und einem Reaktionsgas in einem Reaktionsraum (74) einer Reaktionseinheit (18), eine Wasserdampffalle (20) mit einem Kondensationsraum (86), in welchem von dem Gasstrom mitgeführter Wasser­ dampf an kalten Oberflächen auskondensiert, einen Jod- Injektor (24), welcher zur Erzeugung eines laseraktiven Gasgemischs Jod in den Gasstrom injiziert, und einen vom laseraktiven Gasgemisch durchströmten Laser­ resonator (28), dadurch gekennzeichnet, daß die kalten Oberflächen zur Abscheidung des Wasserdampfes im Kondensationsraum (86) durch Flüssigkeitsoberflächen einer innerhalb des Kondensationsraums (86) bewegten, den Wasserdampf aufnehmenden und aus dem Kondensations­ raum (86) abtransportierenden Kondensationsflüssigkeit gebildet sind.

2. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kondensationsflüssigkeit sich in dem Kondensationsraum (86) in Form einer Strömung (88; 142) bewegt.

3. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kondensationsflüssigkeit relativ zum Gasstrom (76) durch den Kondensationsraum (86) bewegt.

4. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsflüssigkeit in Form von mehreren Flüssigkeitsstrahlen (88) durch den Kondensationsraum (86) strömt.

5. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeitsstrahlen (88) als zu­ sammenhängende Strahlen den Kondensationsraum (86) durchströmen.

6. Sauerstoff-Jod-Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensa­ tionsflüssigkeit (88; 142) tröpfchenbildungsfrei durch den Kondensationsraum (86) geführt ist.

7. Sauerstoff-Jod-Laser nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsflüssig­ keit im Kondensationsraum (86) Wandflächen als Flüssig­ keitsfilm (142) überströmt und durch diese geführt ist.

8. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandflächen so ausgebildet sind, daß sie Zwischenräume bilden, durch welche der Gasstrom (76) hindurchtritt.

9. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandflächen durch Führungsele­ mente (140) gebildet sind.

10. Sauerstoff-Jod-Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssig­ keitsoberflächen (88; 142) in mindestens einer Reihe und im Abstand zueinander angeordnet sind.

11. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeitsoberflächen (88; 142) in mehreren Reihen (150a, b, c) aufeinanderfolgend ange­ ordnet sind.

12. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeitsoberflächen (88; 142) in den mehreren aufeinanderfolgenden Reihen (150a, b, c) versetzt zueinander angeordnet sind.

13. Sauerstoff-Jod-Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konden­ sationsraum (86) in einem für den Gasstrom (76) vor­ gesehenen Austrittskanal (78) der Reaktionseinheit (18) angeordnet ist.

14. Sauerstoff-Jod-Laser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Konden­ sationsraum (86) unmittelbar an den Reaktionsraum (74) anschließt.

15. Sauerstoff-Jod-Laser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konden­ sationsflüssigkeit in einem Kreislauf (36) geführt ist.

16. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kreislauf (36) mit einer Kühleinrich­ tung (50) zur Kühlung der Kondensationsflüssigkeit ver­ sehen ist.

17. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kreislauf (36) ein Ab­ scheider (48) für Wasser aus der Kondensationsflüssig­ keit vorgesehen ist.

18. Sauerstoff-Jod-Laser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensations­ flüssigkeit von der Reaktionsflüssigkeit der Reaktions­ einheit (18) gebildet ist.

19. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reaktionsflüssigkeit aus der Reak­ tionseinheit (18) entnommen und einer Aufbereitungsein­ heit (40) zugeführt wird und daß dann die aufbereitete Reaktionsflüssigkeit einer Wasserdampffalle (20) zur Verwendung in der selben als Kondensationsflüssigkeit zugeführt wird.

20. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die als Kondensationsflüssigkeit in der Wasserdampffalle (20) wirkende Reaktionsflüssigkeit nach Durchlaufen der Wasserdampffalle (20) in die Reak­ tionseinheit (18) eintritt.

21. Sauerstoff-Jod-Laser nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wasserdampffalle (20) das Verhältnis der aktiven kalten Oberflächen zum Volumen kleiner ist als das Verhältnis der aktiven Oberflächen zum Volumen in der Reaktionseinheit (18).

22. Sauerstoff-Jod-Laser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Kondensationsraums (86) kleiner als ein Drittel des Volumens des Reaktionsraums (74) ist.