一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统

本发明属于激光清洗技术与工程机械散热，具体涉及一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统。

背景技术：

1、随着对于工件表面清洗质量的要求以及人们环保和安全意识逐渐提高，传统的清洗方式已难以满足需求。如何将工件表面极其微小或粘附力强的污染颗粒去除，同时不伤害到工件以及对环境友好已成为了工业清洗行业中的关键点。例如亚微米级颗粒，其附着力会随着时间增加；还会由于空气中的水分子与颗粒本身的长时间老化产生化学反应，导致更加强烈的颗粒黏附，而传统的高压水流清洗、机械清洗与超声清洗等无法去除。激光清洗因此应运而生，通过被去除材料以及颗粒对高能激光的吸收而升温至蒸发或升华，或由高频次振动挣脱污染颗粒的束缚，具有高效率、无接触、无污染等特点，在航空航天、海洋船舶等工业环境甚至在普通民用环境下均有巨大的发展前景。

2、而在激光清洗的过程中，激光器内增益介质吸收了泵浦光的能量，由于激光器的能量转换效率并不高，相当一部分能量会转化成热量。对于固体激光器，过多的热量会导致晶体内部能量分布不均，进而影响激光器的输出性能；同时大量的热会导致激光清洗头内部的精密元件膨胀变形，极大影响激光清洗的效率及质量。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统；通过阵列排布的振荡热管，将激光器散发的热量以相变的形式传递到枪头外壳，并于空气进行热交换，保证激光器在工作中的低温、恒温，进而保证激光清洗的效率及质量。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，包括：水冷管、振荡热管、座板、液压泵、水箱、电控单向阀、螺套；所述水冷管与液压泵、水箱组合对工质循环散热；水冷系统循环带走热量及振荡热管的循环相变将热量引入激光清洗枪外壳，再通过激光清洗枪外壳与外界大面积热交换；所述振荡热管安装于座板上，通过工质的相变带走激光器与激光器外壳的热量；所述电控单向阀与螺套螺纹配合，连接水冷管和振荡热管，工质从水冷管单向流入振荡热管。

4、进一步的，水箱中的工质为水与丙酮1：1混合溶液，充液率为50％，两种液体互溶，液态稳定。

5、进一步的，所述振荡热管管径为1mm，材质为毛细铜管；热管整体为闭环，只有一处管路外接电控单向阀；在安装时，热管与座板与水平面成斜20°，阵列布置于水冷管之间，且热管内环与激光器外壳的距离为5mm。

6、进一步的，水泵为小型液压泵，功率为10w；水箱中装有70％的工质溶液，同时带有散热器。

7、进一步的，所述电控单向阀通过计算机控制开合，由水冷管至振荡热管单向导通，反向截止；所述电控单向阀通过螺套与两根管道连接；所述电控单向阀与螺套螺纹连接；电控单向阀在水冷管中工质开始循环之后打开，当冷却系统工作一定时间后，打开电控单向阀补充工质。

8、进一步的，座板与水平面成斜20°固定于激光清洗枪外壳与激光器外壳之间，所述座板的内环有四分之一的部分与激光器外壳距离5mm。

9、进一步的，激光器为连续性光纤激光器，激光波长采用1064nm，功率为1000w；激光器被激光器外壳包裹，激光器外壳采用不锈钢。

10、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

11、1.本发明能通过水冷以及振荡热管两种冷却系统复合冷却激光器，冷却效果远高于传统的水冷系统及风冷系统，极大延长了激光器的续航时间，同时避免激光器温度过高导致的器件损坏，提高激光器寿命，保障操作人员的工作安全。

12、2.本发明中的振荡热管能够使得激光器与外壳的温度平衡，避免激光头中局部温度过高带来的热膨胀致使部件损坏；同时依靠外壳与外界的大面积热交换，加速散热。

技术特征：

1.一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，其特征在于，所述系统包括：水冷管、振荡热管、座板、液压泵、水箱、电控单向阀、螺套；所述水冷管与液压泵、水箱组合对工质循环散热；水冷系统循环带走热量及振荡热管的循环相变将热量引入激光清洗枪外壳，再通过激光清洗枪外壳与外界大面积热交换；所述振荡热管安装于座板上，通过工质的相变带走激光器与激光器外壳的热量；所述电控单向阀与螺套螺纹配合，连接水冷管和振荡热管，工质从水冷管单向流入振荡热管。

2.根据权利要求1所述的一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，其特征在于，水箱中的工质为水与丙酮1：1混合溶液，充液率为50％，两种液体互溶，液态稳定。

3.根据权利要求1所述的一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，其特征在于，所述振荡热管管径为1mm，材质为毛细铜管；热管整体为闭环，只有一处管路外接电控单向阀；在安装时，热管与座板与水平面成斜20°，阵列布置于水冷管之间，且热管内环与激光器外壳的距离为5mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，其特征在于，水泵为小型液压泵，功率为10w；水箱中装有70％的工质溶液，同时带有散热器。

5.根据权利要求1所述的一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，其特征在于，所述电控单向阀通过计算机控制开合，由水冷管至振荡热管单向导通，反向截止；所述电控单向阀通过螺套与两根管道连接；所述电控单向阀与螺套螺纹连接；电控单向阀在水冷管中工质开始循环之后打开，当冷却系统工作一定时间后，打开电控单向阀补充工质。

6.根据权利要求1所述的一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，其特征在于，座板与水平面成斜20°固定于激光清洗枪外壳与激光器外壳之间，所述座板的内环有四分之一的部分与激光器外壳距离5mm。

7.根据权利要求1所述的一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，其特征在于，激光器为连续性光纤激光器，激光波长采用1064nm，功率为1000w；激光器被激光器外壳包裹，激光器外壳采用不锈钢。

技术总结
本发明公开了一种基于振荡热管及水冷的激光清洗枪散热冷却系统，包括：水冷管、振荡热管、座板、液压泵、水箱、电控单向阀、螺套；水冷管与液压泵、水箱组合能使工质循环散热；振荡热管安装于座板上，能利用工质的相变带走激光器热量；电控单向阀与螺套螺纹配合，连接水冷管和振荡热管，保证工质从水冷管单向流入振荡热管；本发明能有效利用水冷的循环散热及振荡热管和激光清洗枪外壳的大面积热交换，提高激光清洗枪的散热冷却能力，同时能够降低并稳定激光清洗枪内部的温差，热量分布更均匀，激光清洗枪的续航能力大大增强，寿命提高且更能保证操作人员的稳定操作和人身安全。

技术研发人员：陈思,李金远,邹屹祁,徐锋,葛旺,金馨,李知栩,徐大豪,郭士昂,汪子淇,徐奕新,庄迪,黎向锋
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15