CN104103998B - 电极块和轴快流激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极块，该电极块具有电极腔，电极腔的壁上开设有用于供工作气体进入电极腔的进气口（131），和用于供工作气体从电极腔中排出的排气口。在电极腔中的自进气口至排气口的路径中，设置有干涉工作气体的流动方向的绕流筒（6）。本发明还公开一种具有上述电极块的轴快流激光器。本发明的电极块能够提高工作气体在放电管内分布的均匀性，进而提高轴快流激光器输出功率的稳定性。

Description

电极块和轴快流激光器

技术领域

本发明涉及激光器，具体地，涉及一种电极块和轴快流激光器。

背景技术

轴快流CO₂激光器产生于上世纪70年代初。由于其光束质量好，功率高，运行稳定可靠，更加适合大批量、较厚板材的切割，是一种重要的工业激光器。

附图1显示的是轴快流激光器的结构示意图，附图2显示的是现有技术中的轴快流激光器的进气电极块的结构图。如图中所示，电极块具有由第一面板11、第二面板12和侧面板13限定的电极腔。侧面板13上开设有进气口131，第一面板11上开设有排气口，放电管7与排气口相连接。工作气体从进气口131进入电极腔中，然后从排气口进入放电管7中。

在上述结构中，工作气体从进气口131进入电极腔，是一个减压膨胀的过程，使得工作气体的速度迅速增大。并且，由于进气口131和排气口的角度问题，使得工作气体从进气口131流向排气口时气流方向发生90°急速转变。因此，高速流动的工作气体无法及时分散，导致放电管7内工作气体的流速分布不均匀。而轴快流激光器功率的稳定性与工作气体流动的稳定性密不可分。工作气体在上述的电极腔中减压膨胀后直接进入放电管所导致的气流不稳定，大大影响了轴快流激光器输出功率的稳定性，从而影响轴快流激光器放电稳定性。因此，现有技术中的电极块的结构有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种电极块和轴快流激光器，用以提高工作气体在放电管内分布的均匀性，进而提高轴快流激光器输出功率的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种电极块，该电极块具有电极腔，电极腔的壁上开设有用于供工作气体进入电极腔的进气口，和用于供工作气体从电极腔中排出的排气口。在电极腔中的自进气口至排气口的路径中，设置有干涉工作气体的流动方向的绕流筒。

优选地，电极块包括用于限定电极腔的第一面板、第二面板和侧面板，第一面板和第二面板相对设置，侧面板连接在第一面板和第二面板之间。进气口开设在侧面板上，排气口开设在第一面板上。其中，绕流筒的筒体长度沿着自第一面板至第二面板的方向延伸，并且绕流筒的筒体上开设有多个通孔。

优选地，多个通孔成对地均布在绕流筒的筒体上；并且每对通孔沿绕流筒的直径方向设置。

优选地，电极块还包括安装板，绕流筒的一端连接在安装板上，另一端穿过排气口并且毗邻第二面板；其中，在安装板上的连接绕流筒所形成的区域内，开设有贯通安装板的接口。

优选地，绕流筒与安装板为一体件；或者绕流筒焊接在安装板上。

优选地，安装板从第一面板的外侧与第一面板可拆卸地连接。

优选地，安装板与第一面板螺栓连接；并且安装板与第一面板之间设置有密封件。

优选地，接口连接有放电管。

本发明还提供一种轴快流激光器，该轴快流激光器具有上述的电极块。

优选地，轴快流激光器为正高压放电的轴快流激光器，电极块为阴极块；或者轴快流激光器为负高压放电的轴快流激光器，电极块为阳极块。

通过上述技术方案，在电极块的电极腔内装入绕流筒。工作气体从进气口进入电极腔后，气流的方向受到绕流筒的干涉而改变。工作气体围绕绕流筒低速缓冲后再进入放电管，可以有效提高气流在放电管内分布的均匀性，进而提高轴快流激光器输出功率的稳定性。并且，绕流筒的管壁上设置的多个通孔，使得工作气体从不同方向绕流缓冲，气流相互碰撞形成湍流，从而显著改善气流的急速流动状态和不稳定状态。藉此，可以更佳地实现工作气体在放电管内的均匀分布。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据现有技术的轴快流激光器的结构示意图；

图2是根据现有技术的轴快流激光器的进气电极块的结构图；

图3是根据本发明的实施例的电极块的结构图；

图4是图3所示的电极块的爆炸图，示出绕流筒和安装板的结构；

图5是图4中所示的绕流筒和安装板的立体图；

图6是将图3中所示的电极块沿绕流筒的纵向剖开后的剖视图；

图7是将图3中所示的电极块沿绕流筒的横向剖开后的剖视图。

附图标记说明

11第一面板 12第二面板 13侧面板 131进气口

6侧面板 61通孔 7安装板 71接口

8放电管

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指电极块内和电极块外。

参考图3至图7，本发明提供一种电极块。该电极块具有电极腔，并且电极腔的壁上开设有进气口131和排气口。其中，进气口131用于供工作气体进入电极腔中，排气口用于供工作气体从电极腔中排出。具体地，该电极块包括第一面板11、第二面板12和侧面板13。第一面板11和第二面板12相对设置，侧面板13连接在第一面板11和第二面板12之间。由此，限定出电极块的电极腔。参考图3、图4和图6，进气口131开设在侧面板13上，排气口开设在第一面板11上。根据本发明的实施例，在电极腔中的自进气口131至排气口的路径中，设置绕流筒6，用以干涉工作气体的流动方向，使得工作气体围绕绕流筒低速缓冲后再进入放电管。

更具体地，根据本发明的实施例，绕流筒6的筒体长度沿着自第一面板11至第二面板12的方向延伸。这样，绕流筒6的筒体会在电极腔中从进气口131的下方经过。当工作气体从进气口131进入电极腔中后，遇到绕流筒6并受到绕流筒6干涉，从而气流被缓冲而减速。并且，根据本发明的实施例，绕流筒6的筒体上开设有多个通孔61，以允许气流从其中流过。如此，使得工作气体从不同方向绕流缓冲，气流相互碰撞形成湍流，从而显著改善气流的急速流动状态和不稳定状态。另外，根据本发明的实施例，多个通孔61均优选设置为圆孔，以使得工作气体通过通孔61时形成向多个方向扩散的气流，增加工作气体的碰撞率。

进一步，根据本发明的实施例，多个通孔61均布在筒体上。例如但不限于如图4至图6中所示的多个通孔61按照3×6的方式设置，即，沿周向均匀地设置6个通孔61，沿轴向设置3排通孔61。根据本发明的实施例，这些通孔61分别成对地设置，每对通孔61沿绕流筒6的直径方向设置。这样，有利于气流从每对通孔61中的一个通孔61进入绕流筒6、从另一个通孔61流出绕流筒61。藉此，可以使气流在绕流筒6内部和绕流筒6外部流动，进一步提高工作气体相互碰撞和绕流缓冲的效果。

另外，当通孔61的面积占绕流筒6的筒体的面积的百分比设定好之后，通孔61的大小和通孔61的数量是反向增长的。即，通孔61越大，所能设置的通孔61数量越少。通孔61越大，工作气体的流速越快；通孔61数量越多，工作气体的均匀性越好。工作气体的均匀性直接影响轴快流激光器输出功率的稳定性，工作气体的流速直接影响轴快流激光器输出功率的大小。因此，在设置通孔61的大小和数量时，可以综合考虑电极腔的大小和电极块的具体工况等因素，在输出功率的大小和稳定性之间实现较好的平衡。

参考图4至图7，根据本发明的实施例，电极块还包括安装板7。如图中所示，绕流筒6的一端连接在安装板上。连接方式可以有多种实现方式，例如但不限于，绕流筒6与安装板7可以一体形成，即，在加工时，利用诸如车床等机械将绕流筒6和安装板7加工成一体件。如此，可以防止绕流筒6和安装板7因连接质量问题而发生意外分离。

参考图3、图4和图6，绕流筒6的另一端为自由端。根据本发明的实施例，该自由端穿过第一面板11上的排气口伸入到电极腔内部，并且到达毗邻第二面板12的位置。换句话说，绕流筒6的长度略小于电极腔的长度，以使得工作气体进入电极腔后能够在绕流筒6内部和外部充分地缓冲绕流和发生碰撞。参考图7，绕流筒7连接在安装板7上时，在安装板7上形成闭环的区域。根据本发明的实施例，在该区域内，开设有贯通安装板7的接口71。该接口71与绕流筒6基本上同心地设置，使得工作气体经由该接口71从电极腔中流出。参考图3和图6，接口71与放电管8连接，从而工作气体可以经由绕流筒6的绕流缓冲后进入放电管8。两者的连接方式可以有多种实现方式，例如但不限于，采用螺纹连接方式或者插拔连接方式。

参考图3和图6，根据本发明的实施例，安装板7从第一面板11的外侧与第一面板11可拆卸地连接。这样，便于实现绕流筒6和安装板7与第一面板11的连接，从而有利于实现绕流筒6和安装板7的维护检修和更换。可拆卸连接可以通过多种方式实现，例如但不限于，安装板7与第一面板螺栓连接。另外，为了保持电极腔的气密性，在安装板7和第一面板11之间设置有密封件。

本发明的另一方面还提供一种轴快流激光器，该轴快流激光器具有上述的电极块。根据本发明的实施例，当轴快流激光器为正高压放电的轴快流激光器时，上述的电极块为阴极块；当轴快流激光器为负高压放电的轴快流激光器时，上述的电极块为阳极块。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种电极块，该电极块具有电极腔，所述电极腔的壁上开设有用于供工作气体进入所述电极腔的进气口(131)，和用于供所述工作气体从所述电极腔中排出的排气口；其特征在于，在所述电极腔中的自所述进气口(131)至所述排气口的路径中，设置有干涉所述工作气体的流动方向的绕流筒(6)，所述绕流筒(6)的筒体上开设有多个通孔(61)；

所述多个通孔(61)成对地均布在所述绕流筒(6)的筒体上；并且每对所述通孔(61)沿所述绕流筒(6)的直径方向设置；

所述电极块包括用于限定所述电极腔的第一面板(11)、第二面板(12)和侧面板(13)，所述第一面板(11)和第二面板(12)相对设置，所述侧面板(13)连接在所述第一面板(11)和第二面板(12)之间；所述进气口(131)开设在所述侧面板(13)上，所述排气口开设在所述第一面板(11)上；

其中，所述绕流筒(6)的筒体长度沿着自所述第一面板(11)至所述第二面板(12)的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的电极块，其特征在于，所述电极块还包括安装板(7)，所述绕流筒(6)的一端连接在所述安装板(7)上，另一端穿过所述排气口并且毗邻所述第二面板(12)；

其中，在所述安装板(7)上的连接所述绕流筒(6)所形成的区域内，开设有贯通所述安装板(7)的接口(71)。

3.根据权利要求2所述的电极块，其特征在于，所述绕流筒(6)与所述安装板(7)为一体件。

4.根据权利要求3所述的电极块，其特征在于，所述安装板(7)从所述第一面板(11)的外侧与所述第一面板(11)可拆卸地连接。

5.根据权利要求4所述的电极块，其特征在于，所述安装板(7)与所述第一面板(11)螺栓连接；并且

所述安装板(7)与所述第一面板(11)之间设置有密封件。

6.根据权利要求2所述的电极块，其特征在于，所述接口(71)连接有放电管(8)。

7.一种轴快流激光器，其特征在于，所述轴快流激光器具有权利要求1-6中任意一项所述的电极块。

8.根据权利要求7所述的轴快流激光器，其特征在于，所述轴快流激光器为正高压放电的轴快流激光器，所述电极块为阴极块；或者

所述轴快流激光器为负高压放电的轴快流激光器，所述电极块为阳极块。