AT394645B

AT394645B - Longitudinal flow CO2 power laser

Info

Publication number: AT394645B
Application number: AT172388A
Authority: AT
Original assignee: Trumpf Gmbh & Co
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1992-05-25
Also published as: ATA172388A

Abstract

A laser unit having four corner flanges 16, 18, 21, 21' and gas pipe runs 24, 29, 32, 34 arranged in a rectangle between them forms a module together with associated cooling gas paths, heat exchangers and fan. In order to multiply the laser power, an essentially identical further module is connected to this module, with a corner flange that is common to both modules being designed as a connecting flange 21' which, in its interior, connects the mutually aligned gas pipe runs 29, 34'; 24, 32' of both modules so as to form a passage for laser beams. More than two modules can also be connected using this principle, with the gas pipe runs of all modules being connected in series in terms of the beam. The power can thus be increased very cost-effectively and in a very space-saving manner. <IMAGE>

Description

AT 394 645 BAT 394 645 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen CC^-LeistungsIaser mit Umlenkspiegel enthaltenden Eckflanschen und einem Endflansch mit einem Totalreflexionsspiegel und einem Auskoppelspiegel, mit vier im Rechteck zwischen den Eckflanschen und dem Endflansch angeordneten lasemden Gasrohrsträngen, so daß in jeder Rechteckseite mindestens ein angeregter Laserabschnitt verläuft, mit einer die Eckflansche und den Endflansch tragenden Basisvorrichtung, mit einem Gebläse, mit Wärmetauschern und mit Kühlgasstrecken von und zum Gebläse und von und zu den vier Gasrohrsträngen.The invention relates to a CC ^ power laser with corner flanges containing deflection mirrors and an end flange with a total reflection mirror and an output mirror, with four laser gas strands arranged in a rectangle between the corner flanges and the end flange, so that at least one excited laser section runs in each side of the rectangle a base device supporting the corner flanges and the end flange, with a blower, with heat exchangers and with cooling gas lines from and to the blower and from and to the four gas pipe lines.

Ein derartiger längsgeströmter CC^-Leistungslaser ist Gegenstand einer eigenen prioritätsälteren Anmeldung (DE-OS 3,734.570 bzw. US-PS 4,907.240).Such a longitudinally flowing CC ^ power laser is the subject of a separate priority application (DE-OS 3,734,570 or US Pat. No. 4,907,240).

Bekanntlich ist es auf dem Gebiet der Leistungslaser erwünscht, einen Strahl mit hoher Ausgangsleistung zu erzeugen, der möglichst im TEM^-Mode strahlt. Bei den meisten bekannten Lasern entstehen hiebei Schwierigkeiten insofeme, als jeder Laser für einen bestimmten Leistungsbereich eine bestimmte Konstruktion erfordert. So hat z. B. ein 500 W-Laser andere Abmessungen als ein 1000 W-Laser und dieser wieder wesentlich andere Abmessungen als z. B. ein 5000 W-Laser. Dementsprechend müssen Kühlung, Kühlwasserfluß, Gasfluß, Zuführung und Abführung der Pumpenergie unterschiedlich ausgelegt werden. Durch die unterschiedlichen Konstruktionen entstehen auch Probleme in der Wartung und vor allem ist es kaum möglich, einen auf eine bestimmte Leistung ausgelegten Laser hinsichtlich seiner Leistung später zu ändern, da ein solcher Umbau in der Regel kostenmäßig nicht vertretbar ist.As is known, it is desirable in the field of power lasers to generate a beam with a high output power, which radiates in TEM ^ mode if possible. Most of the known lasers have difficulties insofar as each laser requires a specific design for a specific power range. So z. B. a 500 W laser other dimensions than a 1000 W laser and this again significantly different dimensions than z. B. a 5000 W laser. Accordingly, cooling, cooling water flow, gas flow, supply and discharge of the pump energy must be designed differently. The different designs also cause problems in maintenance and, above all, it is hardly possible to change the performance of a laser designed for a specific power later, since such a conversion is generally not cost-justifiable.

Es ist Aufgabe der Erfindung, mit Hilfe eines längsgeströmten CC^-Leistungslasers der eingangs geschilderten Art einen Laser zu erreichen, wobei auf einfache und rationelle Weise unter größtmöglicher Beibehaltung seiner Konstruktionselemente die Laseienergie vervielfacht werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Leistungslaser in an sich bekannter Weise aus mindestens zwei im wesentlichen einander gleichen Lasereinheiten (Modulen) aufgebaut ist, die miteinander verbunden sind, daß jedes dieser Module die oben angegebene Bauweise hat, daß die Verbindung an den Ecken der Module durch einen den jeweiligen Endflansch mit Totalreflexionsspiegel und Auskoppelspiegel bzw. Eckflansch mit Umlenkspiegel ersetzenden Verbindungsflansch erfolgt, der in seinem Inneren jeweils miteinander fluchtende Gasrohrstränge benachbarter Module für Laserstrahlen vollständig durchgängig miteinander verbindet, und daß nur an einem der Module ein Endflansch mit Totalreflexionsspiegel und Auskoppelspiegel nicht ersetzt ist. Hiebei beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß man einen längsgeströmten CC^-Leistungslaser der eingangs geschilderten Art als Grundbaustein verwenden kann und zu einer Verdopplung der Energie kommt, wenn man zwei solche Grundbausteine in der erfindungsgemäßen Weise koppelt. In analoger Weise wird die Energie verdreifacht, wenn man drei Grundbausteine in der angegebenen Weise verwendet usw. Man ist also in der Lage, die Energie des Lasers in gewünschter Weise zu ändern, jeweils unter Verwendung im wesentlicher gleicher Grundbausteine (Module). Als zusätzliche Bauelemente treten lediglich pro Verbindungsstelle ein Verbindungsflansch hinzu, der jedoch im wesentlichen nichts anderes als ein verdoppelter Eckflansch ist, allerdings ohne Umlenkspiegel. Verbindet man also zwei Module in der erfindungsgemäßen Weise miteinander, dann spart man einen Umlenkspiegel bei dem einen Modul und einen Totalreflexionsspiegel und einen Auskoppelspiegel beim anderen Modul. Dies bringt an sich schon Vorteile in Bezug auf den Aufwand, eine Verbesserung des Modes, eine Vereinfachung der Kühlung und eine Verbesserung des Gasflusses, denn durch den Verbindungsflansch läuft das Gas geradlinig hindurch und muß nicht umgelenkt werden. Die Ersparnis an Umlenkspiegeln bedeutet auch eine einfachere Justierung. Der Aufbau eines in der erfindungsgemäßen Weise aus den Modulen zusammengesetzten Leistungslasers bleibt stets übersichtlich, auch wenn mehrere Module miteinander verbunden werden. Dies bringt auch Vorteile im Hinblick auf die Anordnung der Zuführungen, insbesondere für die benötigte elektrische Energie. Ein wesentlicher Vorteil ist auch, daß sich das erfin-dungsgemäße Prinzip der Verbindung benachbarter Module beliebig oft wiederholen läßt, wobei alle Bauteile einschließlich der Turbine einander gleich bleiben, so daß der Totalreflexionsspiegel und der Auskoppelspiegel somit gleichsam die einzige Unstetigkeit im gesamten System bilden. Schließlich ist von Vorteil, daß die einzelnen Module geringe Abmessungen haben, z. B. weniger als 1 m bei etwa 500 W Ausgangsleistung. Dementsprechend klein sind dann auch die Abmessungen bei Leistungslasem größerer Leistungen, obwohl - aus der Sicht des Laserstrahls gesehen - die einzelnen Module in Reihe geschaltet sind.It is an object of the invention to achieve a laser with the aid of a longitudinally flowing CC ^ power laser of the type described at the outset, the lasing energy being able to be multiplied in a simple and rational manner while retaining its structural elements as much as possible. The invention solves this problem in that the power laser is constructed in a manner known per se from at least two essentially identical laser units (modules) which are connected to one another, that each of these modules has the construction specified above, that the connection at the corners of the modules is carried out by a connecting flange which replaces the respective end flange with total reflection mirror and decoupling mirror or corner flange with deflecting mirror, the inside of which connects gas pipe strings of adjacent modules for laser beams completely continuously with one another, and that only on one of the modules does an end flange with total reflection mirror and decoupling mirror is not replaced. Hiebei the invention is based on the knowledge that a longitudinally flowing CC ^ power laser of the type described above can be used as the basic building block and the energy is doubled if two such basic building blocks are coupled in the manner according to the invention. In an analogous manner, the energy is tripled if three basic building blocks are used in the specified manner etc. It is therefore possible to change the energy of the laser in the desired manner, using essentially the same basic building blocks (modules). As additional components, there is only one connecting flange per connection point, which, however, is essentially nothing more than a doubled corner flange, but without a deflecting mirror. If one connects two modules in the manner according to the invention, one saves a deflecting mirror in one module and a total reflection mirror and a decoupling mirror in the other module. This brings advantages in terms of effort, an improvement of the mode, a simplification of the cooling and an improvement of the gas flow, because the gas runs straight through the connecting flange and does not have to be redirected. The saving on deflecting mirrors also means easier adjustment. The structure of a power laser composed of the modules in the manner according to the invention always remains clear, even if several modules are connected to one another. This also has advantages with regard to the arrangement of the feeds, in particular for the electrical energy required. Another major advantage is that the principle of connecting adjacent modules according to the invention can be repeated as often as desired, with all components including the turbine remaining the same, so that the total reflection mirror and the decoupling mirror form the only discontinuity in the entire system. Finally, it is advantageous that the individual modules have small dimensions, for. B. less than 1 m at about 500 W output power. The dimensions for power lasers with higher powers are correspondingly small, although - from the point of view of the laser beam - the individual modules are connected in series.

Aus der DE-OS 3 136 231 ist es bekannt, mehrere Entladungsrohrabschnitte in entsprechenden Halterungen hintereinander zu schalten. Dies kann jedoch bei der bekannten Konstruktion stets nur in derselben Richtung erfolgen, sodaß die Gesamtabmessung bei Lasern größerer Leistungen sehr groß und dementsprechend die Anordnung der Zuleitungen kompliziert und aufwendig wird.From DE-OS 3 136 231 it is known to connect several discharge tube sections in series in corresponding holders. In the known construction, however, this can always only take place in the same direction, so that the overall dimension in the case of lasers of higher powers is very large and accordingly the arrangement of the feed lines becomes complicated and expensive.

Es ist auch bekannt, bei als Ringlaser bzw. Gastransportlaser ausgebildeten Leistungslasem die Baulänge durch Faltung des Strahlenganges mittels optischer Mittel, wie Prismen oder Spiegel, zu verkürzen (z. B. US-PS 3 824 487, US-PS 4 351 052 und CH-PS 572 676, weiters Prospekt "CE 8000 and CE 5000 Industrial CO2 Lasers" der Firma Combustion Engineering). Weiters ist es bekannt, den Strahlengang einesIt is also known to shorten the overall length in the case of power lasers designed as ring lasers or gas transport lasers by folding the beam path by means of optical means such as prisms or mirrors (e.g. US Pat. No. 3,824,487, US Pat. No. 4,351,052 and CH -PS 572 676, further brochure " CE 8000 and CE 5000 Industrial CO2 Lasers " from Combustion Engineering). Furthermore, it is known the beam path of a

Lasers dreieckig oder rechteckig auszubilden und über einen Eckpunkt fortzusetzen (GB-A-2 127 211 bzw. DE-AS 1 288 346). Dies gibt jedoch keine Anregung darauf, in der eingangs beschriebenen Weise als Module ausgebildete Leistungslaser in der erfindungsgemäßen Weise aneinander anzuschließen.To form lasers triangular or rectangular and to continue via a corner point (GB-A-2 127 211 or DE-AS 1 288 346). However, this gives no suggestion to connect power lasers designed as modules in the manner described at the beginning to one another in the manner according to the invention.

Die Erfindung ermöglicht es, sich an die jeweils vorliegenden Platzverhältnisse bestens anzupassen. Hat man -2-The invention makes it possible to adapt to the available space in the best possible way. Do you have -2-

AT 394 645 B z. B. in einem Raum in einer Richtung viel Platz, dann empfiehlt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Ausbildung, bei welcher die Module treppenartig miteinander verbunden sind, hat man hingegen im Raum der Breite und der Länge nach etwa gleich viel Platz, dann ist die Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, daß die Module zickzack-artig miteinander verbunden sind.AT 394 645 B z. B. in a room in one direction a lot of space, then is recommended according to a development of the invention, a training in which the modules are connected in a step-like manner, on the other hand you have about the same amount of space in width and length, then the Further development of the invention is expedient that the modules are connected to one another in a zigzag fashion.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind bei vier Modulen drei davon mit drei Ecken eines mittleren Moduls verbunden. Dadurch wird ein Laser mit vier Grundbausteinen (Modulen) geschaffen, wobei vermieden wird, daß zwei dieser Module nur auf einem Teil der Gasrohrstränge arbeiten.According to a further development of the invention, three of them are connected to three corners of a middle module in four modules. This creates a laser with four basic building blocks (modules), avoiding that two of these modules only work on part of the gas pipe strings.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung sind bei fünf Modulen vier davon mit vier Ecken eines mittleren Moduls verbunden. Dies ergibt eine Konstruktion, die der Länge und der Breite nach eine gedrängte Bauweise bei hoher Leistung aufweist, welche auf den Einsatz von fünf Modulen zurückzuführen ist. Für noch höhere Leistungen empfiehlt es sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, mehrere Ebenen von Modulgruppen vorzusehen, also die Grundbausteine (Module) mehrdimensional anzuordnen.According to a further variant of the invention, four of them are connected to four corners of a middle module in the case of five modules. This results in a construction that is compact in length and width with high performance, which is due to the use of five modules. For even higher performance, it is advisable, according to a further development of the invention, to provide several levels of module groups, that is to say to arrange the basic building blocks (modules) in a multidimensional manner.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, wobei es sich um Ausgestaltungen gemäß der nachveröffentlichten DE-OS 3 734 570 der Anmelderin handelt. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen waagrecht stehenden Laser, der einen Grundbaustein (Modul) bildet. Fig. 2 ist eine Draufsicht ähnlich zu Fig. 1, jedoch in größerem Maßstab und mit teilweiser Darstellung des Innenraumes des Lasers. Fig. 3 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles (3) der Fig. 1. Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 3, jedoch teilweise im Schnitt, wobei Teilstrecken des Gaslaufes strichliert dargestellt sind. Fig. 5 zeigt die Koppelung zweier Module nach Fig. 1. Fig. 6 zeigt schematisch die Anordnung bei drei Baueinheiten (Modulen). Fig. 7 zeigt eine andere Anordnung von drei Modulen. Fig. 8 zeigt die Anordnung von fünf Modulen. Fig. 9 zeigt eine Darstellung, wie 4 x 4 = 16 Module gekoppelt werden können. Fig. 10 zeigt, wie vier Module nicht miteinander gekoppelt werden dürfen und Fig. 11 zeigt in Seitenansicht, wie zwei Anordnungen nach Fig. 9 in zwei Ebenen miteinander gekoppelt werden können.Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing, which are configurations according to the subsequently published DE-OS 3 734 570 by the applicant. Fig. 1 shows a plan view of a horizontal laser, which forms a basic building block (module). Fig. 2 is a plan view similar to Fig. 1, but on a larger scale and with a partial representation of the interior of the laser. Fig. 3 is a view in the direction of arrow (3) of Fig. 1. Fig. 4 is a view similar to Fig. 3, but partially in section, with sections of the gas course are shown in dashed lines. Fig. 5 shows the coupling of two modules according to Fig. 1. Fig. 6 shows schematically the arrangement with three units (modules). 7 shows another arrangement of three modules. 8 shows the arrangement of five modules. Fig. 9 shows how 4 x 4 = 16 modules can be coupled. FIG. 10 shows how four modules may not be coupled to one another and FIG. 11 shows a side view of how two arrangements according to FIG. 9 can be coupled to one another in two planes.

Ein CO2-Laser (11) mit einer Ausgangsleistung von 500 W steht auf einer als Tisch ausgebildeten Basisvorrichtung (12) und ist mit dieser fest verbunden (Fig. 1,3). Unterhalb der Basisvorrichtung (12) ist ein Tur-boradial-Gebläse (13) angeordnet, das an der Unterseite der Basisvorrichtung (12) fest angeschraubt ist (Fig. 3,4). Die so gebildete Vorrichtung bildet eine Einheit und steht auf einem nicht dargestellten Gestell. Der Laser (11) hat eine in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnete Strahlstrecke (14), die entlang der Seiten eines Quadrates verläuft. Die gesamte Strahllänge beträgt z. B. 2650 mm. Der Durchmesser des Strahles ist 10 mm, er strahlt im TEMQQ-Mode. Die Strahlstrecke (14) durchläuft drei Eckflansche (16,17,18), welche sowohl 45°-Spiegel beinhalten als auch Fassungen (19) für Gasrohre haben. An der vierten Ecke des Quadrates ist ein Endflansch (21) angeordnet, der einen Totalreflexionsspiegel (22) und einen Auskoppelspiegel (23) aufweist. Im Endflansch (21) kreuzen sich die Strahlstrecken (14) in einem Winkel von 90°. Genau in der Mitte zwischen dem ersten Eckflansch (16) und dem zweiten Eckflansch (17) liegt in einem ersten Gasrohrstrang (24) ein erster Durchgangsflansch (26), der an seinen beiden Seiten Fassungen (19) für Gasrohre aufweist. Zwischen dem Durchgangsflansch (26) und dem Eckflansch (16) verläuft ein Gasrohr (27), das an seinen beiden Enden gasdicht gefaßt ist. Analog dazu liegt zwischen dem Eckflansch (17) und dem Durchgangsflansch (26) ein weiteres Gasrohr (28), das in den Fassungen (19) gasdicht gefaßt ist. Beide Gasrohre (27,28) sind von HF-Elektroden (30) umgeben. Ähnlich zu dieser Anordnung liegt in einem weiteren Gasrohrstrang (29) in der Mitte ein zweiter Durchgangsflansch (31) und in einem dritten Gasrohrsbang (32) in der Mitte ein dritter Durchgangsflansch (33) sowie in einem vierten Gasrohrstrang (34) in der Mitte ein vierter Durchgangsflansch (36). Die Gasrohrstränge liegen jeweils senkrecht zueinander und bilden - bei Vernachlässigung der über den Kreuzungspunkt (37) hinausgehenden Strahlstrecke - ein Quadrat. Die Verhältnisse hinsichtlich der Gasrohre (27,28) und der Elektroden (30) sind in allen Strängen gleich, eine weitere Erläuterung ist daher nicht erforderlich.A CO2 laser (11) with an output power of 500 W stands on a base device (12) designed as a table and is firmly connected to it (Fig. 1.3). A tur boradial blower (13) is arranged below the base device (12) and is screwed tightly to the underside of the base device (12) (Fig. 3,4). The device thus formed forms a unit and stands on a frame, not shown. The laser (11) has a beam path (14) drawn in dash-dot lines in FIG. 1, which runs along the sides of a square. The total beam length is z. B. 2650 mm. The diameter of the beam is 10 mm, it radiates in TEMQQ mode. The beam path (14) passes through three corner flanges (16, 17, 18), which both contain 45 ° mirrors and have sockets (19) for gas pipes. At the fourth corner of the square there is an end flange (21) which has a total reflection mirror (22) and a coupling-out mirror (23). The beam paths (14) intersect at an angle of 90 ° in the end flange (21). Exactly in the middle between the first corner flange (16) and the second corner flange (17) is a first passage flange (26) in a first gas pipe string (24), which has on both sides sockets (19) for gas pipes. A gas pipe (27) runs between the through flange (26) and the corner flange (16) and is gas-tight at both ends. Similarly, between the corner flange (17) and the through flange (26) there is another gas pipe (28) which is gas-tight in the sockets (19). Both gas pipes (27, 28) are surrounded by HF electrodes (30). Similar to this arrangement, a second passage flange (31) is located in the middle in a further gas pipe string (29) and a third passage flange (33) in the middle in a third gas pipe string (32) and in the middle in a fourth gas pipe string (34) fourth through flange (36). The gas pipe strands are perpendicular to each other and - if the beam path beyond the crossing point (37) is neglected - form a square. The relationships with regard to the gas pipes (27, 28) and the electrodes (30) are the same in all strands, so no further explanation is necessary.

Die durch die Ecken des Quadrates gezogenen Diagonalen (38,39) haben einen Schnittpunkt (41).The diagonals (38, 39) drawn through the corners of the square have an intersection (41).

Die Basisvorrichtung (12) bildet - abgesehen von Abschrägungen an den Ecken - ebenfalls ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 85 cm. Die Höhe der Basisvorrichtung beträgt 8 cm. Diese tischförmige Basisvorrichtung hat eine hohle Platte (40) (Fig. 3,4), die eine ebene Deckwand (42) und eine ebene Unterwand (43) aufweist, welche Wände jeweils von einstückigen Stahlplauen gebildet sind. Diese Stahlplatten sind mit Ausnahme der bestimmungsgemäß vorgesehenen Öffnungen gasdicht. Die hohle Platte (40) hat ferner Umfangswände (44), die den so gebildeten Hohlraum (46) gasdicht nach außen abschließen und mit der Deckwand (42) und der Bodenwand (43) verschweißt sind. Die Bodenwand (43) hat koaxial zum Schnittpunkt (41) eine mittige, von einem Loch gebildete Durchbrechung (47) (Fig. 2). Ferner sind in der Bodenwand (43) auf einem Radius von etwa 1/3 einer Diagonallängenhälfte vier weitere, von Löchern gebildete Durchbrechungen (48,49,51,52) vorgesehen. Durch die Durchbrechungen (49, 52) geht die Diagonale (39) und durch die Durchbrechungen (48, 51) geht mittig die Diagonale (38). An der Unterseite der Bodenwand (43) ist ein Gehäuse (53) (Fig. 4) des Gebläses (13) gasdicht festgeschraubt. Das Gebläse (13) wird durch einen Motor (54) angetrieben, welcher einen Stator (56) und einen Rotor (57) aufweist, dessen Welle (58) mit ihrer Achse (59) durch den Schnittpunkt (41) geht. Auf der Welle (58) sitzt ein Turbinenläufer (61). Oberhalb der oberen Stirnfläche desselben befindet sich ein Saugraum (62), der direkt mit der zentralen Durchbrechung (47) in Verbindung steht. Stromab -3-The basic device (12) - apart from bevels at the corners - also forms a square with a side length of 85 cm. The height of the base device is 8 cm. This table-shaped base device has a hollow plate (40) (Fig. 3,4), which has a flat top wall (42) and a flat bottom wall (43), which walls are each formed by one-piece steel plates. With the exception of the openings intended as intended, these steel plates are gas-tight. The hollow plate (40) also has peripheral walls (44) which close the cavity (46) thus formed in a gastight manner to the outside and are welded to the top wall (42) and the bottom wall (43). The bottom wall (43) coaxial with the intersection (41) has a central opening (47) formed by a hole (FIG. 2). Furthermore, four further openings (48, 49, 51, 52) formed by holes are provided in the bottom wall (43) over a radius of approximately 1/3 of a diagonal length half. The diagonal (39) passes through the openings (49, 52) and the diagonal (38) passes through the openings (48, 51) in the middle. A housing (53) (FIG. 4) of the blower (13) is screwed tightly on the underside of the bottom wall (43). The fan (13) is driven by a motor (54) which has a stator (56) and a rotor (57), the shaft (58) of which passes with its axis (59) through the intersection (41). A turbine rotor (61) sits on the shaft (58). Above the upper end face of the same is a suction chamber (62) which is directly connected to the central opening (47). Downstream -3-

AT 394 645 B des Turbinenläufers (61) befindet sich im Gehäuse (53) ein Druckraum (63), von welchem nach oben gehende Kanäle (64) direkt mit den Durchbrechungen (48, 49,51, 52) in Verbindung stehen. Von der Durchbrechung (48) geht eine erste Teilstrecke (66) der Gaszuführung aus, in welcher das Gas in Richtung des Pfeiles (67) fließt. Zwischen die Deckwand (42) und die Bodenwand (43) sind Trennwände (68,69) (Fig. 2) gasdicht ein* geschweißt, welche aufeinander senkrecht stehen und überall genügend Abstand von der Durchbrechung (48) aufweisen, so daß dort Gas ungehindert in den Hohlraum der Platte (40) einströmen kann. Von den Trennwänden (68, 69) gehen zwei zueinander parallele Trennwände (71, 72) aus, die im Abstand voneinander parallel zur Diagonale (38) verlaufen. In der Teilstrecke (66) der Gaszuführung ist ein Wärmetauscher (73) vorgesehen, dessen nicht dargestellte Anschlüsse für das Wärmeträgermedium die Bodenwand (43) durchsetzen. Die Deckwand (42) hat unterhalb des Eckflansches (16) eine der Durchbrechung (48) entsprechende, nicht dargestellte Durchbrechung, welche direkt mit dem Innenraum des gasdichten Eckflansches (16) in Verbindung steht. Gemäß den strichpunktierten Linien (74, 76) kann daher Gas aus der Teilstrecke (66) der Gaszuführung in den Eckflansch (16) und von dort in die Gasrohre (27, 77) fließen. Da die Teilstrecken (78, 79, 81) für den Gasfluß baugleich zur Teilstrecke (66) sind, ist eine weitere detaillierte Beschreibung entbehrlich. Wie ersichtlich, liegen die Teilstrecken (78,81) unter der Diagonale (39) und die Teilstrecken (66, 79) unter der Diagonale (38). Die Teilstrecken (66, 78, 79, 81) verlaufen daher strahlenförmig und sind einander gleich gestaltet. Die Strömungsrichtungen sind mit Pfeilen eingetragen.AT 394 645 B of the turbine rotor (61) there is a pressure chamber (63) in the housing (53), from which upward channels (64) are directly connected to the openings (48, 49, 51, 52). A first section (66) of the gas supply extends from the opening (48), in which the gas flows in the direction of the arrow (67). Between the top wall (42) and the bottom wall (43) are partition walls (68,69) (Fig. 2) welded gas-tight *, which are perpendicular to each other and have a sufficient distance from the opening (48) everywhere so that gas is unhindered can flow into the cavity of the plate (40). Two mutually parallel partitions (71, 72) extend from the partitions (68, 69) and run parallel to the diagonal (38) at a distance from one another. In the section (66) of the gas supply, a heat exchanger (73) is provided, the connections (not shown) for the heat transfer medium penetrate the bottom wall (43). The top wall (42) below the corner flange (16) has an opening (not shown) corresponding to the opening (48), which is directly connected to the interior of the gas-tight corner flange (16). According to the dash-dotted lines (74, 76), gas can therefore flow from the section (66) of the gas supply into the corner flange (16) and from there into the gas pipes (27, 77). Since the sections (78, 79, 81) are identical to the section (66) for the gas flow, a further detailed description is unnecessary. As can be seen, the sections (78, 81) are below the diagonal (39) and the sections (66, 79) are below the diagonal (38). The sections (66, 78, 79, 81) therefore have a radial shape and are identical to one another. The flow directions are shown with arrows.

Von der mittigen Durchbrechung (47) und deren Umgebungsbereich (Fig. 2) verlaufen zwei gerade Trennwände (82,83) senkrecht nach oben, welche Wände parallel zueinander in erheblichem Abstand und parallel zur Winkelhalbierenden der Diagonalen (38,39) verlaufen. Dadurch wird eine Teilstrecke (84) für die Gasableitung geschaffen, wobei das Gas aus den Gasrohren (27, 28) in den hohlen Durchgangsflansch (26) strömt, der an seiner der Deckwand (42) zugewendeten Seite eine nicht dargestellte Durchbrechung hat, die mit einer ebenfalls nicht dargestellten, unmittelbar darunterliegenden Durchbrechung in der Deckwand (42) kommuniziert. Die den Gasfluß symbolisierende Linie (74) trifft sich im Durchgangsflansch (26) mit einer weiteren, den Gasfluß darstellenden Linie (85). Beide Gasflüsse sind gleichgroß. Sie gelangen durch die nicht dargestellten Durchbrechungen in die Teilstrecke (84) der Gasableitung, durchströmen dort einen Wärmetauscher (86) und werden durch die Durchbrechung (47) in den Saugraum (62) des Gebläses (13) abgesaugt. In analoger Weise führt vom Durchgangsflansch (31) eine Teilstrecke (87) mit einem darin angeordneten Wärmetauscher zur zentralen Durchbrechung (47), und ebenso eine Teilstrecke (88) vom Durchgangsflansch (33) und eine weitere Teilstrecke (89) vom Durchgangsflansch (36). Die Trennwände (82,83) bilden mit den die anderen Teilstrecken begrenzenden Wänden ein großes Kreuz, dessen Ecken (91) in erheblichem Abstand von der zentralen Durchbrechung (47) enden. Dies ergibt gute Strömungsverhältnisse, da die Strömungen symmetrisch und einander gleich groß sind (in den Wärmetauschern sind die Pfeile der Deutlichkeit halber teils unsymmetrisch eingezeichnet) und sowohl keine Hindernisse treffen als auch linear geführt sind. Diese lineare Strömungsführung trifft natürlich auch für die anderen Teilstrecken (66, 78, 79, 81) zu. Die Durchbrechungen (48, 49, 51, 52) stellen Quellen dar und um sie herum ist genügend Platz gelassen, ebenso wie um die eine Senke darstellende Durchbrechung (47). Die Abstände der Trennwände jeder Teilstrecke sind gleich, so daß auch der spezifische Strömungswiderstand für jede Teilstrecke gleich istFrom the central opening (47) and its surrounding area (Fig. 2), two straight dividing walls (82, 83) run vertically upwards, which walls run parallel to each other at a considerable distance and parallel to the bisector of the diagonals (38, 39). This creates a section (84) for the gas discharge, the gas flowing from the gas pipes (27, 28) into the hollow through flange (26), which has an opening (not shown) on its side facing the top wall (42), which has communicates an also not shown, immediately below opening in the top wall (42). The line (74) symbolizing the gas flow meets another line (85) representing the gas flow in the through flange (26). Both gas flows are the same size. They pass through the openings (not shown) into the section (84) of the gas discharge, flow through a heat exchanger (86) there and are sucked through the opening (47) into the suction chamber (62) of the fan (13). In an analogous manner, a section (87) with a heat exchanger arranged therein leads from the through flange (31) to the central opening (47), and likewise a section (88) from the through flange (33) and a further section (89) from the through flange (36) . The partitions (82, 83) form a large cross with the walls delimiting the other sections, the corners (91) of which end at a considerable distance from the central opening (47). This results in good flow conditions, since the flows are symmetrical and equal in size (the arrows in the heat exchangers are partly drawn asymmetrically for the sake of clarity) and both do not hit any obstacles and are linear. This linear flow pattern naturally also applies to the other sections (66, 78, 79, 81). The openings (48, 49, 51, 52) represent sources and there is enough space around them, as well as around the opening (47) which represents a depression. The distances between the partitions of each section are the same, so that the specific flow resistance is the same for each section

Die Höhe der in Fig. 3 dargestellten Baugruppe beträgt etwa 80 cm. Man benötigt also lediglich ein Volumen mit einer Höhe von 80 cm und einer Basisfläche mit einer Kantenlänge von etwa 85 cm, um einen solchen, einen Grundbaustein (Modul) (1) bildenden Laser unterzubringen.The height of the assembly shown in Fig. 3 is approximately 80 cm. All that is needed is a volume with a height of 80 cm and a base surface with an edge length of about 85 cm in order to accommodate such a laser, which forms a basic module (module) (1).

Wie Fig. 5 zeigt, können zwei solche, jeweils einen Laser bildende Module (1) (Fig. 1) miteinander gekoppelt werden. Zur Koppelung dient ein Verbindungsflansch (2Γ), der das in Fig. 5 links unten dargestellte Modul (1) mit dem rechts oben dargestellten, im wesentlichen identischen Modul (1) verbindet und beim links unten dargestellten Modul den Eckflansch (17) (Fig. 1) ersetzt, beim rechts oben dargestellten Modul (1) im Endflasch (21) den Totalreflexionsspiegel (22) und den Auskoppelungsspiegel (23) (Fig. 1). An der Verbindungsstelle, welche von der rechten oberen Ecke des links unten dargestellten Moduls (1) und von der linken unteren Ecke des rechts oben dargestellten Moduls (1) gebildet ist, verläuft die Strahlstrecke geradlinig durch den Verbindungsflansch (21') hindurch, und zwar in zwei einander unter einem Winkel von 90° kreuzenden Richtungen. In der Mitte des Verbindungsflansches (21’) kreuzen sich die Strahlen, was jedoch weder konstruktive noch Wärmeprobleme mit sich bringt Die Gebläse, die Wärmetauscher und die Kühlgasstrecken liegen in beiden Modulen relativ zu den Gasrohrsträngen so, wie dies in Fig. 2 für den Modul (1) gezeigt ist.As FIG. 5 shows, two such modules (1) (FIG. 1), each forming a laser, can be coupled to one another. A coupling flange (2Γ) is used for coupling, which connects the module (1) shown at the bottom left in Fig. 5 with the essentially identical module (1) shown at the top right and the corner flange (17) (Fig. 1) replaces the total reflection mirror (22) and the decoupling mirror (23) in the module (1) shown at the top right in the end bottle (21) (FIG. 1). At the connection point, which is formed by the upper right corner of the module (1) shown at the bottom left and from the lower left corner of the module (1) shown at the top right, the beam path runs straight through the connecting flange (21 ') in two directions crossing each other at an angle of 90 °. In the middle of the connecting flange (21 ') the beams intersect, which, however, does not cause any structural or heat problems.The blowers, the heat exchangers and the cooling gas sections are in both modules relative to the gas pipe sections, as is the case in Fig. 2 for the module (1) is shown.

Bei der Aneinanderkopplung dreier Module (1) nach Fig. 6 zeigt der Pfeil (2) links unten die Auskoppelung des Laserstrahls an. Es ist ersichtlich, daß hier nur sieben jeweils um 45° umlenkende Umlenkspiegel benötigt werden sowie nur zwei einander gleiche Verbindungsflansche (21') (Fig. 5).When coupling three modules (1) according to FIG. 6, the arrow (2) at the bottom left shows the coupling of the laser beam. It can be seen that only seven deflecting mirrors, each deflecting by 45 °, are required here, and only two mutually identical connecting flanges (21 ') (FIG. 5).

Die Anordnung nach Fig. 7 zeigt, daß man nicht immer an der vorhergehenden Koppelstelle gegenüberliegenden Eck des Moduls (1) weiterkoppeln muß. Vielmehr ist auch eine Ankoppelung zweier benachbarter Module (1) an zwei einander benachbarten Ecken eines Moduls möglich. Der Vorteil der Ausbildung nach Fig. 7 gegenüber jener nach Fig. 6 liegt in der Verkürzung der größten Abmessung des gesamten Lasers, allerdings ist die Querabmessung etwas größer als jene in Fig. 6.The arrangement according to FIG. 7 shows that it is not always necessary to continue coupling at the previous coupling point opposite the corner of the module (1). Rather, it is also possible to couple two adjacent modules (1) to two adjacent corners of a module. The advantage of the design according to FIG. 7 compared to that according to FIG. 6 lies in the shortening of the largest dimension of the entire laser, but the transverse dimension is somewhat larger than that in FIG. 6.

Die fünf Module (1) enthaltende Konfiguration nach Fig. 8 kann man sich aus jener nach Fig. 6 entstanden denken, wenn jeweils ein Modul an die dort freien Ecken des mittleren Moduls angekoppelt wird. Es ist ersicht- -4-The configuration according to FIG. 8 containing five modules (1) can be thought to have arisen from that according to FIG. 6 if one module is coupled to the free corners of the middle module there. It is visible- -4-

Claims

AT 394 645 B borrowed that the middle module (1) in the arrangement according to FIG. 8 does not require a 45 ° deflecting mirror, only four simple connecting flanges (21 ') which are continuous for the laser beam are necessary. If one follows the laser beam in FIG. 8, then it can be seen that the laser beam runs through all gas pipe strands. Fig. 9 shows an arrangement of 16 modules (1) according to the same colored fields of a chess board. The outcoupled laser beam is again represented by an arrow (2) pointing downwards, but it could also be outcoupled at any other outside corner. The individual modules (1) are highlighted by hatching. It is shown that only 20 deflection mirrors are required, each of which is inclined at 45 ° to the incoming beam direction, although there are 4x4 = 16 modules (1). It is known that the more the system is built up in itself, the more deflection mirrors are saved. In the arrangement according to FIG. 9, 21 connecting flanges (21 ') are necessary, which, however, are structurally simple and therefore do not involve any significant effort. As with the other couplings, there is no need to cool a mirror in the connecting flanges (21 '), which means a further reduction in effort. Of course, there is always a total reflection mirror (22) and a decoupling mirror (23) at one point (as in Fig. 1 shown) required. Fig. 11 shows that it is also possible to arrange the modules (1) in two planes and thereby double the power of the laser compared to the arrangement according to Fig. 9, without requiring a larger footprint to accommodate the device. This doubling is of course also with simple coupling units, such as. B. in those according to Figures 5 to 8 possible. All that is needed for this is the coupling mirror (92, 94) shown in broken lines in FIG. 11, each of which is arranged at an angle of 45 ° to the beam direction and instead of normal in the plane of the drawing of the arrangement according to FIG. 9, one each of the one Level to the other or back again. In this way, the two levels of the modules (1) are radially coupled to one another in a simple manner. As can be seen, the drive motors (54) for the turbine runners of the lower level of the modules (1) project downwards, while the motors (54 ') of the upper level project upwards. It can be seen that the arrangements formed by coupling several modules (1) together can be arranged in any position in space. For example, the device according to FIG. 9 does not necessarily have to be arranged horizontally, rather it can also be arranged in the vertical direction as a wall. Accordingly, the device according to FIG. 11 could also form a vertical double wall, as it were. Fig. 10 shows how the individual modules (1) should not be coupled with each other as a rule: If you follow the beam path that runs according to the loop (95), you can see that those gas pipe strands that are not used in the dashed loop (96). So you get far less than four times the energy here. Such an arrangement would make sense, however, if you want to generate two independent laser beams. You would then have to z. B. decouple according to the dashed arrow (97), of course omit the 90 ° mirror there and provide an end flange (21) of the type shown in FIG. 1 there as well. One would then have two identical laser beams in parallel anodization. 1. CC> 2 power lasers, comprising a laser unit with corner flanges containing deflection mirrors and an end flange with a total reflection mirror and a coupling-out mirror, with four laser gas strands arranged in a rectangle between the corner flanges and the end flange, so that at least one excited laser section runs in each side of the rectangle , with a base device supporting the corner flanges and the end flange, with a blower, with heat exchangers and with cooling gas sections from and to the blower and from and to the four gas pipe strands, characterized in that the power laser in a manner known per se from at least two essentially identical to one another Laser units (modules) (1) is constructed, which are connected to each other, that each of these modules (1) has the construction specified above, that the connection at the corners of the modules through a respective end flange (21) with total reflection mirror (22) and Decoupling mirror (2nd 3) or corner flange (16, 17, 18) with a connecting flange (21 ') replacing the deflecting mirror, which in its interior connects gas pipe strings of adjacent modules for adjacent laser beams completely continuously with one another, and that only on one of the modules (1) End flange (21) with total reflection mirror (22) and decoupling mirror (23) is not replaced.

2. Power laser according to claim 1, characterized in that the modules (1) are connected to one another in a step-like manner (FIG. 6).

3. Power laser according to claim 1, characterized in that the modules (1) are connected in a zigzag manner (Fig. 7). -5- AT 394 645 B

4. Power laser according to claim 1, characterized in that in four modules (1) three of which are connected to three corners of a central module (1).

5. Power laser according to claim 1, characterized in that with five modules (1) four of which are connected to four 5 corners of a central module (1) (Fig. 8).

6. Power laser according to claim 1, characterized in that several levels of module groups are provided. 10 Including 5 sheets of drawings