专利名称：Yag激光器一体化双循环冷却装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冷却装置技术领域，尤其涉及一种YAG激光器的冷却装置。
背景技术：
随着激光加工技术的不断进步，激光器的运用领域不断扩展，激光打标机、激光医疗设备、激光焊接机、激光切割机、激光热处理设备等等，其中以氙灯作为泵浦源的激光器占了很大份额。灯泵浦激光器的光电转换效率低，其消耗的电能有95% 97%转化为无用的热能，故需要有配套的冷却系统来吸收这些热量，并散发出去，以保证激光器稳定工作。目前，中小功率YAG激光焊接机的冷却系统主要采用双循环冷却系统或风冷水循环冷却系统。现有的双循环冷却系统，内、外循环子系统相互分离，外循环子系统由空调室外机加制冷水箱两部分组成，结构复杂，增加了设备体积，不便于搬运和运输，并且由于整个冷却系统由内、外几个独立子系统组成，故需分别调节各个子系统才能来达到控制整个冷却系统的制冷效果，操作不便。现有的风冷水循环冷却系统属于单循环冷却系统，循环水要直接经过铜管强制风冷散热器，散热器中的铜离子会污染循环水水质，且风冷的制冷能力有限，在环境温度高的场合不能满足制冷要求，不利于激光器长期稳定运行。以上冷却系统均有局限性，一方面难以适应激光设备小型化、一体化的发展趋势； 另一方面难以满足高功率激光设备对激光器制冷效果和循环水质要求日益提高的需求。
实用新型内容本实用新型的外循环冷却系统采用蒸气压缩式制冷循环，将内循环冷却系统和外循环冷却系统集成为一体化结构，安装在激光设备中，并将制冷控制和激光器控制集成到一起，解决了现有技术的上述不足之处。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是—种YAG激光器一体化双循环冷却装置，包括冷凝器，给冷凝器散热的风扇，空气压缩机，螺旋式蒸发器，毛细管，储水箱，水泵，激光器；其中，冷凝器和风扇，及空气压缩机、螺旋式蒸发器、毛细管组成一套外循环冷却系统；储水箱和水泵，激光器组成一套内循环冷却系统；外循环冷却系统用于对内循环冷却系统中的内循环水进行冷却，内循环冷却系统中的内循环水用于对激光器进行冷却。作为优选的技术方案，所述外循环冷却系统还包括安装在空气压缩机高压端显示气压的压力表，对空气压缩机起保护作用的磁力阀门和压力开关。作为优选的技术方案，所述内循环冷却系统还包括过滤器和离子交换器，用于滤除内循环水中的杂质和离子。作为优选的技术方案，所述内循环冷却系统还包括安装在储水箱内的温度传感器，用于测量储水箱内的内循环水的水温。作为进一步优选的技术方案，所述内循环冷却系统还包括与温度传感器相连的温度报警灯，用于当内循环水的水温超过预先设置的警戒温度时报警提示。[0012]作为进一步优选的技术方案，所述YAG激光器一体化双循环冷却装置，还包括与温度传感器、风扇和空气压缩机相连的PID温度控制器，用于通过温度传感器监视内循环水的水温，进而控制风扇和空气压缩机工作，从而达到对内循环水的水温进行控制的目的。作为进一步优选的技术方案，所述YAG激光器一体化双循环冷却装置，还包括与 PID温度控制器相连的故障报警输出电路，用于输出来自于PID温度控制器的故障报警提示信号。作为优选的技术方案，所述YAG激光器一体化双循环冷却装置，还包括外循环压力监测开关，内循环流量监测开关，与外循环压力监测开关和内循环流量监测开关相连的故障报警输出电路，故障报警输出电路用于当外循环压力或内循环流量异常时，输出故障报警提示信号。本实用新型由于内外两套循环冷却系统独立运作，故内循环冷却系统中的冷却水在循环过程中，不进入散热器或冷凝器等容易污染水质的装置；同时，内循环冷却系统中装有过滤器和离子交换器，能滤除内循环水中的杂质和离子，故本实用新型可有效保证内循环水水质，从而保证激光器输出激光的光束质量。本实用新型外循环冷却系统采用蒸气压缩式制冷循环，可使激光棒稳定工作在 250C _30°C，不受环境温度的影响，有效提高激光器的稳定性，能使高功率激光器在苛刻的条件下工作。本实用新型在结构上将内循环冷却系统和外循环冷却系统集成为一体化结构，安装在激光设备中，实现设备小型化。
图1是本实用新型一实施例的工作原理图。图2A是本实用新型一实施例的前视图。图2B是本实用新型一实施例的后视图。图3是本实用新型电气控制原理框图。其中，1冷凝器、2风扇、3压力表、4磁力阀门、5压力开关、6压缩机、7螺旋式蒸发器、8毛细管、9储水箱、10水泵、11过滤器、12离子交换器、13激光器、14温度报警灯、15温
度传感器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。图1是本实用新型一种具体实施例的循环冷却系统工作原理图，为清晰起见，图中各部件的水管用带箭头的实线表示连接关系和水流方向。图2A和图2B是反应本实用新型一种具体实施例的总体结构的前视图和后视图。 其中，冷凝器1和风扇2，及空气压缩机6、螺旋式蒸发器7、毛细管8组成一套外循环冷却系统；储水箱9和水泵10，及过滤器11、离子交换器12、激光器13、温度报警灯14、温度传感器15组成一套内循环冷却系统。外循环冷却系统对内循环冷却系统中的循环水进行冷却， 内循环冷却系统中的循环水对激光器进行冷却。[0026]两套冷却系统独立运作，在控制上相互关联，内循环冷却系统中的储水箱9设有温度传感器15与温度报警灯14相连，当外循环冷却系统中空气压缩机6高压输出端压力过高时，压力开关5会控制磁力阀门4打开，使空气压缩机6两端口短接，从而使外循环冷却系统失去制冷功能，此时内循环冷却系统的储水箱9中水温升高，当内循环水温超过预先设置的警戒温度时，温度报警灯14亮，同时关断激光器电源。本实用新型的核心是外循环冷却系统采用蒸气压缩式循环冷媒R22制冷，它由冷凝器1和风扇2，及空气压缩机6、螺旋式蒸发器7、毛细管8组成，其中螺旋式蒸发器7安装在内冷却系统内用于存储循环水的储水箱9中，位于螺旋式蒸发器7中的低压液态冷媒吸收储水箱9中循环水的热量蒸发为低压蒸汽，低压蒸汽经压缩机6加压为高压蒸汽，进入到冷凝器1中冷凝成高压液体并放出热量，热量由风扇2通过空气流动散发掉，高压液体经过毛细管8减压后变成低压液体，进入螺旋式蒸发器7，如此循环；另外，在空气压缩机6高压输出端设有压力开关5和磁力阀门4，当压力过高时，压力开关5会控制磁力阀门4打开， 使空气压缩机6两端口短接，从而保护空气压缩机6，同时外冷却系统失去制冷功能。内循环冷却系统中，存储在储水箱9中被外循环冷却系统冷却后的循环水由水泵10提供动力， 经过过滤器11和离子交换器12进入激光器13对其内部的激光YAG棒和泵浦灯进行冷却。 当内循环水温超过预先设置的警戒温度时，温度报警灯14亮，同时关断激光器电源。图3是本实用新型电气控制原理框图。参照图1和图3，本实用新型一种具体实施例的工作原理是外循环冷却系统采用蒸气压缩式制冷，通过螺旋式蒸发器中冷媒与内循环冷却系统中的循环水的热交换对内循环水进行冷却，从而达到双循环独立运行，有效保证了内循环的水质。温度传感器监视内循环水温，将温度信号反馈给PID温度控制器，PID 温度控制器通过继电器控制外循环压缩机和给冷凝器散热的风扇运行或停止，从而达到对内循环水水温的控制目的。设备通电后，外循环系统工作，对内循环系统制冷，同时PID温度控制器监视温度传感器采集到的内循环水的水温，与设定温度(激光器稳定工作温度范围)进行比较，当内循环水温低于设定水温范围时，PID温度控制器输出信号使继电器动作让蒸气压缩机和给冷凝器散热的风扇停止工作，此时内循环冷却系统的储水箱中水温升高；当内循环水温高于设定温度范围时，PID温度控制器便输出信号使继电器动作让蒸气压缩机和给冷凝器散热的风扇重新工作，然后通过内外循环的热交换，对内循环水降温。同时，外循环压力表可对外循环压力进行监视，压力开关可控制磁力阀门，当内循环压力过大时，保护外循环冷却系统，此时内循环冷却系统的储水箱中水温升高，当内循环水温超过预先设置的警戒温度时，温度报警灯亮，同时关断激光器电源。本实用新型的双循环冷却装置工作时，对内循环的水温、流量和外循环的压力进行实时监视，出现异常便进入故障报警输出电路，进行保护，并输出指示。以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
权利要求1.一种YAG激光器一体化双循环冷却装置，其特征在于，包括冷凝器，给冷凝器散热的风扇，空气压缩机，螺旋式蒸发器，毛细管，储水箱，水泵，激光器；其中，冷凝器和风扇，及空气压缩机、螺旋式蒸发器、毛细管组成一套外循环冷却系统；储水箱和水泵，激光器组成一套内循环冷却系统；外循环冷却系统用于对内循环冷却系统中的内循环水进行冷却，内循环冷却系统中的内循环水用于对激光器进行冷却。
2.如权利要求1所述的YAG激光器一体化双循环冷却装置，其特征在于，所述外循环冷却系统还包括安装在空气压缩机高压端显示气压的压力表，对空气压缩机起保护作用的磁力阀门和压力开关。
3.如权利要求1所述的YAG激光器一体化双循环冷却装置，其特征在于，所述内循环冷却系统还包括过滤器和离子交换器，用于滤除内循环水中的杂质和离子。
4.如权利要求1或3所述的YAG激光器一体化双循环冷却装置，其特征在于，所述内循环冷却系统还包括安装在储水箱内的温度传感器，用于测量储水箱内的内循环水的水温。
5.如权利要求4所述的YAG激光器一体化双循环冷却装置，其特征在于，所述内循环冷却系统还包括与温度传感器相连的温度报警灯，用于当内循环水的水温超过预先设置的警戒温度时报警提示。
6.如权利要求4所述的YAG激光器一体化双循环冷却装置，其特征在于，还包括与温度传感器、风扇和空气压缩机相连的PID温度控制器，用于通过温度传感器监视内循环水的水温，进而控制风扇和空气压缩机的工作，从而达到对内循环水的水温进行控制的目的。
7.如权利要求6所述的YAG激光器一体化双循环冷却装置，其特征在于，还包括与 PID温度控制器相连的故障报警输出电路，用于输出来自于PID温度控制器的故障报警提示信号。
8.如权利要求1所述的YAG激光器一体化双循环冷却装置，其特征在于，还包括外循环压力监测开关，内循环流量监测开关，与外循环压力监测开关和内循环流量监测开关相连的故障报警输出电路，故障报警输出电路用于当外循环压力或内循环流量异常时，输出故障报警提示信号。
专利摘要本实用新型涉及激光器的冷却装置技术领域，具体提供了一种YAG激光器一体化双循环冷却装置，包括冷凝器，给冷凝器散热的风扇，空气压缩机，螺旋式蒸发器，毛细管，储水箱，水泵，激光器；其中，冷凝器和风扇，及空气压缩机、螺旋式蒸发器、毛细管组成一套外循环冷却系统；储水箱和水泵，激光器组成一套内循环冷却系统；外循环冷却系统用于对内循环冷却系统中的内循环水进行冷却，内循环冷却系统中的内循环水用于对激光器进行冷却。本实用新型内循环冷却系统和外循环冷却系统集成为一体化结构，但独立运作，故内循环冷却系统中的冷却水在循环过程中，不进入散热器或冷凝器等容易污染水质的装置，从而有效保证内循环水的水质。
文档编号H01S3/042GK201966479SQ201020643230
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者卢飞星, 朱国, 罗俊, 闵大勇 申请人:武汉华工激光工程有限责任公司