[實用新型]一種軸快流氣體激光器的一體化熱交換系統

有效

• 申請號: 201420125173.1
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN203859383U
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 王又青;李波;楊揚;賀昌玉;許亮;李曉元;魏世星
• 申請（專利權）人: 武漢光谷科威晶激光技術有限公司
• 主分類號: H01S3/041
• 分類號: H01S3/041
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍;李滿

技術領域

本實用新型涉及激光器技術領域，具體地指一種軸快流氣體激光器的一體化熱交換系統。

背景技術

軸快流CO₂激光器是目前大功率激光工業加工應用的主力光源，因其放電方向、氣流方向和諧振腔方向均同軸，可以獲得很好的光束質量，從而廣泛用于激光切割、焊接和表面處理等領域，是目前性價比最高、應用技術最為成熟的工業激光器。

軸快流CO2激光器在工作過程中由于氣體放電會產生大量的熱量，隨著溫度的升高，激光器的效率會下降甚至不能出光，需要氣體在放電管內產生亞音速的高速流動，將熱量帶離放電區域，保證放電的穩定和激光的效率，因此氣體循環系統以及風機熱交換系統的優化設計便相當關鍵。如何提高工作氣體的換熱效率、降低換熱過程中的壓力損失以達到提升激光器的輸出功率的目的，是軸快流CO2激光器設計中的關鍵技術問題。

傳統的風機熱交換系統的設計均采用了分體式的設計，即風機和熱交換器均是單獨的部件，風機具有單獨的渦殼，通過風機的出入口和熱交換器相連接。由于風機在運行過程中壓縮氣體會做功，因此會導致風機溫度上升，效率下降，因此為了提高效率還需要對風機的渦殼單獨進行冷卻，增加了風機的制造成本和工藝復雜性；而且，采用分體式的設計，風機的出入口的尺寸受到限制，會對風機的壓頭和流量有一定的損失，降低的風機的效率；另外，對于風機和換熱器，需要加工多個外殼及換熱器芯等部件，尤其在熱交換系統的出入口較多時，部件數量更多，增加了制造的成本和裝配的復雜性。

實用新型內容

本實用新型的目的就是要提供一種軸快流氣體激光器的一體化熱交換系統，該一體化系統能提高熱交換的效率，并且結構簡單，制造成本較低。

為實現此目的，本實用新型所設計的一種軸快流氣體激光器的一體化熱交換系統，包括立式無風殼渦輪離心風機，其特征在于：還包括環狀氣室隔板、進氣氣室頂板、進氣氣室外側壁、出氣氣室環狀底板、出氣氣室外側壁、環狀進氣換熱器和環狀出氣換熱器，其中，所述環狀氣室隔板的內圈安裝在立式無風殼渦輪離心風機的進氣氣道邊緣上，出氣氣室環狀底板的內圈安裝在立式無風殼渦輪離心風機的出氣氣道邊緣上，環狀氣室隔板的頂部與進氣氣室外側壁及進氣氣室頂板圍成進氣換熱氣室，環狀氣室隔板的底部與出氣氣室外側壁及出氣氣室環狀底板圍成出氣換熱氣室；

所述進氣換熱氣室內固定有與所述進氣氣道同軸的環狀進氣換熱器，所述出氣換熱氣室內固定有與所述出氣氣道同軸的環狀出氣換熱器，環狀進氣換熱器內圈與環狀氣室隔板內圈之間的空間形成氣流收攏帶，環狀進氣換熱器自身成為進氣換熱環狀帶，環狀進氣換熱器外圈與進氣氣室外側壁之間的空間形成進氣緩沖環狀帶，環狀出氣換熱器的內圈與出氣氣室環狀底板內圈之間的空間形成氣流擴散環狀帶，環狀出氣換熱器自身成為出氣換熱環狀帶，環狀出氣換熱器外圈與出氣氣室外側壁之間的空間形成出氣緩沖環狀帶；

所述進氣氣室外側壁上開設有多個與進氣緩沖環狀帶連通的進氣口，所述出氣氣室外側壁上開設有多個與出氣緩沖環狀帶連通的出氣口。

優選的，所述出氣緩沖環狀帶中設有數量與出氣口相等的多個導風板，每個導風板的一端與環狀出氣換熱器外圈固定連接，每個導風板的另一端與對應的出氣口固定連接。

優選的，所述環狀氣室隔板內設置有冷卻水道。

優選的，所述環狀進氣換熱器和環狀出氣換熱器均為冷軋全銅翅片管螺旋盤出的環狀換熱器。

優選的，所述進氣口有四個，四個進氣口均勻分布在進氣氣室外側壁上；所述出氣口有四個，四個出氣口均勻分布在出氣氣室外側壁上。

優選的，所述出氣氣室環狀底板與立式無風殼渦輪離心風機的出氣氣道邊緣固定連接，出氣氣室外側壁的底部與出氣氣室環狀底板的外圈固定連接，出氣氣室外側壁的頂部與環狀氣室隔板外圈的底部固定連接，進氣氣室外側壁的底部與環狀氣室隔板的頂部固定連接，進氣氣室外側壁的頂部與進氣氣室頂板的邊緣固定連接。

優選的，所述出氣氣室環狀底板與立式無風殼渦輪離心風機的出氣氣道邊緣之間通過第一密封條密封連接，所述出氣氣室外側壁的頂部與環狀氣室隔板外圈的底部之間通過第二密封條密封連接，所述進氣氣室外側壁的底部與環狀氣室隔板的頂部之間通過第三密封條密封連接，所述環狀氣室隔板的內圈與立式無風殼渦輪離心風機的進氣氣道邊緣之間通過第四密封條密封連接。

優選的，所述環狀進氣換熱器的外徑與內徑的差值范圍為80～120mm。

優選的，所述環狀出氣換熱器的外徑與內徑的差值范圍為60～80mm。

本實用新型的有益效果：