DE19716040A1

DE19716040A1 - Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE19716040A1
Application number: DE19716040A
Authority: DE
Inventors: Marius Dr Bobos
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-09-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit. Flüssigkeiten beliebiger Art, insbesondere Wasser, können auf vielfältigste Weise erwärmt werden. Die häufigste Art der Erwärmung besteht in der Umwandlung elektrischer Energie in Wärme, indem ein ohmscher Widerstand von einem Strom durchflossen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Möglichkeit der Erwärmung einer Flüssigkeit bzw. eine hierfür verwendbare Vorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine Laserlichtquelle mit einem zwischen zwei Resonatorspiegeln angeordneten laseraktiven Medium und einer Pumpenergiequelle und durch einen von der Flüssigkeit durchströmbaren Kanal, der in thermisch leitendem Kontakt zu dem laseraktiven Medium steht.

Mit der Erfindung wird also vorgeschlagen, die in einem festen, flüssigen oder auch gasförmigen laseraktiven Medium beim Betrieb des Lasers auftretende thermische oder thermisch nutzbare Energie zum Erwärmen einer Flüssigkeit zu verwenden. Es wird so einerseits eine völlig neuartige Möglichkeit der Flüssigkeitserwärmung geschaffen und andererseits kann die von dem laseraktiven Medium nicht nutzbare von der Pumpenergiequelle in das Medium eingeleitete, inbesondere eingestrahlte Energie zurückgewonnen werden. Dies erweist sich beispielsweise dann als besonders vorteilhaft, wenn die Pumpenergiequelle eine optische Lichtquelle, beispielsweise eine Xenon- oder Krypton-Blitzlampe ist, die neben charakteristischen Emissionslinien in einem kontinuierlichen Emissionsspektrum strahlt, da naturgemäß nur Licht eines oder mehrerer bestimmter Frequenzbereiche von dem laseraktiven Medium zum Herbeiführen einer Besetzungsinversion benutzt werden kann. Durch den thermisch leitenden Kontakt des von der Flüssigkeit durchströmbaren Kanals mit dem laseraktiven Medium kann dann die in den Kanal strömende Flüssigkeit erwärmt werden.

Wenn es sich bei der Laserlichtquelle um einen Gaslaser handelt, so kann der durchströmbare Kanal von einem durch das gasförmige laseraktive Medium hindurchführenden durchströmbaren Rohr gebildet werden. Das Rohr kann dann vorzugsweise quer zur Ausbreitungsrichtung des Lichts innerhalb des Resonators zu dem laseraktiven Medium herangeführt werden. Der thermisch leitende Kontakt zwischen dem Rohr und dem laseraktiven Medium kann in an sich beliebiger Weise hergestellt werden. Im Falle eines Gaslasers ist das laseraktive Medium üblicherweise in einem röhrenförmigen, mitunter auch wendelförmigen Glasgehäuse aufgenommen. Das Rohr kann nun abgedichtet in diesen Glasbehälter hinein- bzw. aus diesem Glasbehälter wieder herausgeführt werden, oder es besteht auch die Möglichkeit, daß der Glasbehälter ring- oder wendelförmig von dem Rohr umgeben ist und der thermisch leitende Kontakt beispielsweise durch einen thermisch gut leitenden Kleber oder dergleichen zwischen dem Rohr und dem Glasbehälter erreicht wird.

In besonders vorteilhafter Weise kann es sich bei der Laserlichtquelle um einen gasdynamischen CO₂-Laser handeln, und es wird vorgeschlagen, daß der durchströmbare Kanal in thermisch gut leitendem Kontakt mit dem erhitzten Gas steht, bevor dieses expandiert.

Wenn die Laserlichtquelle von einem Festkörperlaser gebildet ist, so kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn der durchströmbare Kanal von einer durchströmbaren Öffnung, insbesondere von einer Bohrung, in dem festen laseraktiven Material gebildet ist. Solchenfalls kann eine die Flüssigkeit zum Laser führende Verrohrung mit der Bohrung dichtend verbunden werden, so daß die zu erwärmende Flüssigkeit in direkten Kontakt mit dem laseraktiven festen Medium gebracht wird.

Es wäre jedoch auch denkbar und kann sich in bestimmten Fällen als vorteilhaft erweisen, wenn der durchströmbare Kanal von einem ring- oder schraubenförmig um das feste laseraktive Medium herumgewundenen durchströmbaren Rohr gebildet ist. Auch in diesem Fall kann ein guter thermisch leitender Kontakt durch die Verwendung eines thermisch leitenden Klebers erreicht werden.

Es sind aber auch Laserlichtquellen bekannt, bei denen das laseraktive Medium schraubenförmig um die in einer Längsrichtung erstreckte Pumpenergiequelle herum angeordnet ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß es auch möglich und vorteilhaft sein sollte, wenn das laseraktive Medium ganz oder teilweise innerhalb des durchströmbaren Kanals angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Die Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit umfaßt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete Laserlichtquelle mit einem zwischen zwei Resonatorspiegeln 4, 6 angeordneten laseraktiven Medium 8 und einer Pumpenergiequelle 10. Bei der Pumpenergiequelle 10 handelt es sich in dem dargestellten Fall um eine optische Pumpenergiequelle, wie eine Blitzlampe, die von einer elektrischen Energiequelle 12 und einer nicht dargestellten an sich bekannten Schaltung zum Ansteuern der optischen Pumpenergiequelle 10 betreibbar ist. Bei dem laseraktiven Medium 8 kann es sich um ein an sich beliebiges festes, flüssiges oder gasförmiges Medium handeln. In dem dargestellten Fall handelt es sich um einen Rubinstab, d. h. ein Aluminiumoxidkristall, bei dem etwa jedes tausendste Aluminiumatom durch ein Chrom-Ion aus beigefügtem Chromoxid ersetzt ist.

Mit dem Pfeil 14 ist die Erstreckung des Laserresonators angedeutet.

In dem Rubinkristall ist eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 16 ausgebildet, die von einer Stirnseite 18 des Rubinkristalls in diesen eingebracht ist. Sodann ist in eine Seitenfläche 20 des laseraktiven Mediums 8 eine Querbohrung 22 eingebracht, die in der Längsbohrung 16 mündet. In diese Öffnungen bzw. Bohrungen sind Rohrleitungen 24, 26 angefügt, die zusammen mit der Längsbohrung 16 und der Querbohrung 22 einen durchströmbaren Kanal 28 für eine zu erwärmende Flüssigkeit bilden.

Es wurde hier nur beispielhaft ein Festkörperlaser angesprochen. Es versteht sich, daß das laseraktive Medium 8 auch gasförmig sein kann und von einem vorzugsweise glasförmigen Aufnahmebehälter umgeben ist. Solchenfalls würde ein den durchströmbaren Kanal bildendes Rohr durch den Gasbehälter hindurchgeführt oder in thermisch gut leitendem Kontakt wendelförmig um diesen herum angeordnet sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch eine Laserlichtquelle (2) mit einem zwischen zwei Resonatorspiegeln (4, 6) angeordneten laseraktiven Medium (8) und einer Pumpenergiequelle (10) und durch einen von der Flüssigkeit durchströmbaren Kanal (28), der in thermisch leitendem Kontakt zu dem laseraktiven Medium (8) steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle ein Gaslaser ist und der durchströmbare Kanal von einem durch das gasförmige laseraktive Medium hindurch führenden durchströmbaren Rohr gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle ein gasdynamischer CO₂-Laser ist und der durchströmbare Kanal in thermisch gut leitendem Kontakt mit dem erhitzten Gas dieses Lasers vor dessen Expansion steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle ein Festkörperlaser ist und der durchströmbare Kanal (28) von einer durchströmbaren Öffnung (16, 22) insbesondere von einer Bohrung, in dem festen laseraktiven Medium (8) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle ein Festkörperlaser ist und der durchströmbare Kanal von einem ring- oder schraubenförmig um das feste laseraktive Medium herum gewundenen durchströmbaren Rohr gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle ein Festkörperlaser ist und das laseraktive Medium schraubenförmig um die in einer Längsrichtung erstreckte Pumpenergiequelle herum angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle ein Neodym:Glas-Laser oder ein Neodym:YAG-Laser ist.