专利名称：气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构，属于激光技术领域。
背景技术：
中国科技镀水附壁效应演示实验。当水的流速低于某值时水附壁效应十分明显，水由细玻璃圆管流向粗玻璃圆管时，水是沿着粗玻璃圆管四周流动，中心真空，附壁效应是流体一大特征。
目前国内横流气体激光器气体循环系统结构主要有两大类型1、在激光放电区气流入口和出口处没装均流器情况如刘东华，新型针板电极放电特性的研究，激光杂志，1995年，Vol.16，NO.2及查鸿逵等，管板式横流10KW CO2激光器的实验研究，1992年，VOl.19，NO.10。远离激光放电区气流横截面大，气流速度低，存在附壁效应，导致气流速度分布不均匀，气体密度分布不均匀。当气流流向激光放电区为湍流时，上述缺点稍有改善，但由于湍流脉动大，再加上述缺点，激光输出功率波动大，激光器稳定性差。
2、在激光放电区气流入口和出口处装有均流器情况如李适民等，激光器件原理与设计，北京，国防工业出版社，1998年7月(92，122，126～128)。在激光放电区气流出口处装有导流器，实旨起方形均流器作用。由工程流体力学，相邻两片气流横截面由小变大，气流速度由大度小，横截面大的部分存在附壁效应，导致气流变大，气流速度由大度小，横截面大的部分存在附壁效应，导致气流速度分布不均匀、气体密度分布不均匀，经横流风机传送后情况不变，此气流在激光放电区气流入口处装有导流器时，相邻两片气流横截面由大变小，气流速度由小变大，上述缺点稍有改善。但由于导流器长度大于激光放电区(1)的长度，方形格横截面大，气流速度低，流向激光放电区内的射流动量小，射流直线段短。如果极间距离比较小时，流向激光放电区内的射流为直线段，激光器性能较好。若极间距离比较大时，流向激光放电区的射流为非直线段，气流速度分布不均匀，气体密度分布不均匀，激光器性能变差。类似方形均流器的导流器结构形式，在高气压大体积放电应用时激光器性能不好稳定性差，放电光束质量差。
发明内容
本发明提供一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构，重点解决在激光放电区内气流速度分布不均匀，气体密度分布不均匀、极间距离不能扩大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构，其特征是，由激光放电区(1)、梯形均流器(2)、梳状均流器(3)、板翅式热交换器(4)、横流风机(5)、梳状均流器(6)、板翅式热交换器(7)、梳状均流器(8)、方形均流器(9)所构成。梯形均流器(2)在激光放电区(1)气流入口处，在激光放电区(1)和梳状均流器(3)之间，梳状均流器(3)在梯形均流器(2)和板翅式热交换器(4)之间，板翅热交换器(4)在梳状均流器(3)和横流风机(5)之间，横流风机(5)在板翅式热交换器(4)和梳状均流器(6)之间，梳状均流器(6)在横流风机(5)和板翅式热交换器(7)之间，板翅式热交换器(7)在梳状均流器(6)和梳状均流器(8)之间，梳状均流器(8)在板翅式热交换器(7)和方形均流器(9)之间，方形均流器(9)在激光放电区(1)气流出口处，在激光放电区(1)和梳状均流器(8)之间。
本发明工作原理是根据流体流速低于某值时流体存在附壁效应，以及工程流体力学流体流到截面大的地方速度小，流到截面小的地方速度变大。本发明采取两项技术措施对激光放电区(1)的性能改进1、在激光放电区(1)气流入口处装有梯形均流器(2)替代方形均流器由图3梯形均流器(2)横截面剖视图和图4方形均流器(9)横截面剖视图可知，方形均流器的长度一般大于激光放电区(1)的长度，梯形均流器(2)小方格横截面远小于方形均流器(9)方形格横截面，梯形均流器(2)气流速度远大于方形均流器(9)气流速度，梯形均流器无附壁效应，射流动量大、射流直线段长，有利于激光放电区(1)内气流速度分布均匀、气体密度分布均匀、能扩大极间距离、能提高放电光束质量，有利于高气压大体积稳定均匀放电。
2、气体循环闭合系统内装有三个梳状均流器(3)、(6)、(8)，替代方形均流器。
由图2梳状均流器横截面剖视图和图4方形均流器(9)横截面剖视图可知，梳状均流器方形格横截面远小于方形均流器(9)方形格横截面，梳状均流器气流速度远大于方形均流器(9)气流速度，梳状均流器无附壁效应，气流速度均匀性好、气体密谋均匀性好，有利于提高激光放电压(1)内气流速度分布均匀、气体密度分布均匀、有利于提高放电光速质量。
图1是一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构示意图。
图2是梳状均流器(3)沿其A——A线横截面剖视图，其结构形式与梳状均流器(6)、(8)相同。
图3是梯形均流器(2)沿其B——B线横截面剖视图。
图4是方形均流器(9)沿其C——C线横截面剖视图。
具体实施例方式
本发明提供一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构，其特征是，由激光放电区(1)、梯形均流器(2)、梳状均流器(3)、板翅式热交换器(4)、横流风机(5)、梳状均流器(6)、板翅式热交换器(7)、梳状均流器(8)、方形均流(9)所构成。梯形均流器(2)在激光放电区(1)气流入口处，在激光放电区(1)和梳状均流器(3)之间，梳状均流器(3)在梯形均流器(2)和板翅式热交换器(4)之间，板翅式热交换器(4)在梳状均流器(3)和横流风机(5)之间，横流风机(5)在板翅式热交换器(4)和梳状均流器(6)之间，梳状均流器(6)在横流风机(5)和板翅式热交换器(7)之间，板翅式热交换器(7)在梳状均流器(6)和梳状均流器(8)之间，梳状均流器(8)在板翅式热交换器(7)和方形均流器(9)之间，方形均流器(9)在激光放电区(1)气流出口处，在激光放电区(1)和梳状均流器(8)之间。
梯形均流器(2)，其特征是，有机玻璃制造，气流横截面小方格面积小、气流速度大、流向激光放电区(1)内的射流动量大，射流直线段长。在极间距离比较大情况下射流流向激光放电区(1)内为直线段，气流速度分布均匀、气体密度分布均匀。
梳状均流器(3)、(6)、(8)，其特征是，金属材料制造，与板翅式热交换器(4)、(7)气流部分相匹配。即横截面相邻两片之间距离与板翅式热交换器气流部分相邻两片之间距离相等、对应两片长度相等。气流经凹面时要圆滑过度，产生激波少，气流速度突跃减少、压力和密度突跃增大，气流速度和气体密度均匀性变差。
板翅式热交换器(4)、(7)其特征是，由金属材料制造，综合性考虑设计，气流部分与梳状均流器相匹配。
方形均流器(9)，其特征是，由陶瓷材料制造。由于它接近激光电极，从激光放电区(1)流出的气流温度很高，制造梯形均流器陶瓷件目前有困难。
横流风机(5)，其特征是，风机轴方向与气流排出方向正交，排出的气流速度和气体密谋比较均匀。
权利要求
1.一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构，其特征是，由激光放电区(1)、梯形均流器(2)、梳状均流器(3)、板翅式热交换器(4)、横流风机(5)、梳状均流器(6)、板翅式热交换器(7)、、梳状均流器(8)、方形均流器(9)、所构成。梯形均流器(2)在放电区(1)气流入口处，在激光放电区(1)和梳状均流器(3)之间，梳状均流器(3)在梯形均流器(2)和板翅式热交换器(4)之间，板翅式热交换器(4)在梳状均流器(3)和横流风机(5)之间，横流风机(5)在板翅式热交换器(4)和梳状均流器(6)之间，梳状均流器(6)在横流风机(5)和板翅式热交换器(7)之间，板翅式热交换器(7)在梳状均流器(6)和梳状均流器(8)之间，梳状均流器(8)在板翅式热交换器(7)和方形均流器(9)之间，方形均流器(9)在激光放电区(1)气流出口处，在激光放电区(1)和梳状均流器(8)之间。
2.根据权利要1求所述气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构，其特征是，梯形均流器(2)有机玻璃制造，气流横截面的小方格面积小、气流速度大、流向激光放电区(1)的射流动量大、射流直线段长。
3.根据权利要求1所述气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构，其特征是，梳状均流器(3)、(6)、(8)，由金属材料制造，与板翅式热交换器(4)、(7)气流部分相匹配，对于气流横截面，相邻梳片之间距离相等、两片长度相等，气流流经凹面时要圆滑过渡。
全文摘要
一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构，属于激光技术领域。重点解决激光放电区(1)内气流速度分布不均匀、气体密度分布不均匀、及间距离不能扩大问题。本发明特征在于，由激光放电区(1)、梯形均流器(2)、梳状均流器(3)、板翅式热交换(4)、模流风机(5)、梳状均流器(6)、板翅式热交换(7)、梳状均流器(8)、方形均流器(9)所构成。主要用于横流气体激光器气流循环闭合系统。激光器工业用于激光焊接、激光切割和激光热处理等。
文档编号H01S3/036GK101051729SQ200710097428
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月10日 优先权日2007年5月10日
发明者石景林 申请人:石景林