[发明专利]密封烧蚀反应腔内颗粒物质的补给装置及补给方法

说明书

本发明公开了一种密封烧蚀反应腔内颗粒物质的补给装置，包括反应腔、颗粒物出口通道、颗粒物入口通道等，反应腔的一侧上部设置颗粒物入口通道，另一侧下部设置颗粒物出口通道，通过辐射光部件用于加热指定区域内的颗粒物质，使得局部范围内的颗粒物质熔化为液体状态，且监测装置监视化学反应进度，反应完成后关闭辐射光部件。本发明的移动机构采用梳状悬臂，并可以调节梳状悬臂插入深度，可调节排出颗粒物质的量，且避免了注入颗粒物质堵塞移动机构的可能，也可以避免高能量密度的光线照射移动机构导致的过热问题。

技术领域

本发明属于颗粒物烧蚀反应技术领域，具体而言，本发明涉及一种适用于密封颗粒物反应腔的可补给颗粒物质的装置，该装置能将熔融凝固的块状物排出反应腔。此外，本发明也涉及一种利用上述装置进行密封烧蚀颗粒物质时的补给方法。

背景技术

进行月球基地/火星基地建设需要利用月壤/火星土壤制备氧气，需要将颗粒物质加热熔融以获得较高的制备效率，熔融的颗粒物在温度降低后会固化为块状，很难顺利地排出反应腔。本发明结合密封反应腔内设计了一套颗粒物与熔融固化块状物的补给系统及方法，解决了密封腔内颗粒物与块状物混合条件下的补给问题。

目前尚未有任何形式的颗粒物加热熔融设备投入空间应用，地面条件下可采用多种化学反应容器，但这些容器并不适合空间应用，主要原因是地面的容器清洗方法需要使用专用的试剂和工具，且需要人员介入操作，无法在真空环境下实施，在空间环境下，宇航员身着笨重的宇航服，在不借助专门工具的情况下，不能很好地清出熔融固化块状物，因此需要自动化的补给装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封烧蚀反应腔内颗粒物质的补给装置，该装置结构简单，容易实现物料的及时供给，同时也能满足反应腔内的化学反应需求。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述补给装置进行反应腔内颗粒物质补给的方法，该方法能够在密封化学反应腔内建立基于移动机构的颗粒物补给，抚平新加入的颗粒物质，排出块状凝固物与颗粒物混合物，同时与反应腔化学反应的需求相匹配。

本发明的密封烧蚀反应腔内颗粒物质的补给装置，包括反应腔、颗粒物出口通道、颗粒物入口通道、进气口、出气口、移动机构、监测装置、辐射光部件以及用于支撑反应腔的反应腔支座，反应腔的一侧上部设置颗粒物入口通道，反应腔的另一侧下部设置颗粒物出口通道，入口通道和出口通道内分别设置由驱动机构驱动的入口阀门和出口阀门以控制物料的供给和排出，反应腔内的颗粒物质熔融面上方的反应腔顶部依次设置有供送反应用还原气体的进气口、移动机构驱动装置、监测装置、排出反应后还原气体和生成气体的出气口，反应腔外的移动机构驱动装置驱动反应腔内的移动机构上下移动或左右移动以抚平待反应颗粒物质或者将熔融固化物和颗粒物质推动排出反应腔，其中，辐射光部件用于加热指定区域内的颗粒物质，使得局部范围内的颗粒物质熔化为液体状态，且监测装置监视化学反应进度，反应完成后关闭辐射光部件。

其中，颗粒物出口通道的设置位置使得熔融的颗粒物料易于排出。

其中，颗粒物出口通道设置在反应腔一侧的底部附近。

其中，移动机构为带旋转关节的移动机构。

进一步地，所述移动机构由长梳状机构、旋转关节一、悬臂、旋转关节二以及短梳状机构组成，两个旋转关节可旋转，带动悬臂和两个梳状悬臂转动，整个移动机构悬挂在反应腔的顶壁上，收起或打开抚平容器内的颗粒物质或变形推动块状物排出反应腔。

其中，旋转关节一固定在移动机构导轨上，并可以在导轨上水平移动，旋转关节一同时可以带动悬臂、旋转关节二、长梳状机构及短梳状机构一起旋转；悬臂一端连接旋转关节一，另外一端连接旋转关节二；旋转关节二上还固定有长梳状机构和短梳状机构，并能带动长梳状机构和短梳状机构旋转；长梳状机构用于铲出块状凝固物；短梳状机构用于抚平颗粒物。

其中，辐射光源件为太阳模拟器或紫外源。