CN105071201B - 一种二氧化碳激光管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化碳激光管，其包括金属外壳和设置于金属外壳内的放电管、进水管、出水管、水冷套管和回气筒，水冷管设置于金属外壳内，回气筒套设于水冷套管的后端，放电管设置于水冷套管内；在放电管的两端均设置有水冷套管内嵌件，在前外壳盖上设置有装镜片座，在装镜片座上设置有输出反射镜，在放电管后端与陶瓷套盖之间设置有锥形弹簧，在陶瓷套盖的中部设置有一全反射镜。本发明使现有激光器的生产方式发生了根本性的改变，其在整个生产过程中避免了一致性难以保证、烧制次品率高、很多次品无法修复等问题，使激光器的尺寸、质量标准更容易统一，容易控制，并适合流水线大规模生产，节约了大量的生产综合成本。

Description

一种二氧化碳激光管

技术领域

本发明属于封离型二氧化碳激光管技术领域，主要涉及激光管结构的设计和新材料的使用，具体的说是一种二氧化碳激光管。

背景技术

当前现有技术中的封离型高电压激励二氧化碳激光管管体由玻璃料烧制而成，通常为三层套管结构，中心层是放电管、中间层是水冷管、最外层是储气室和与放电管联通的螺旋回气管，储气室是由外壳封闭构成，在有回气管一端的管口上设置有全反射镜，在此端放电管处设置有阳极电极，在另一端的管口上设置有输出反射镜，在此端放电管处设置有阴极电极。

由于密封性能、材料的自放气率、低膨胀系数和高压绝缘的需要，现有技术在材料上习惯性的一直沿用玻璃料制作，但随着新密封绝缘材料的诞生，新脱气工艺的发展，新金属材料的出现，使金属材料已经完全可以取代现有玻璃材质。现有技术中的激光器是由玻璃无缝烧结而成，气密性、结构稳定性和绝缘性都比较好，用金属材料代替现有的玻璃材料，必须解决金属材料膨胀系数和金属材料存在的其它不稳定因素，使支撑主体外管套保持稳定。金属与高压电路和放电腔的隔离必须经过合理有效的处理，以保证激光器放电系统的正常工作。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种气密性、结构稳定性和绝缘性都比较好的二氧化碳激光管。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种二氧化碳激光管，其包括金属外壳和设置于所述金属外壳内的放电管、进水管、出水管、水冷套管和回气筒，在所述金属外壳内设置有一水冷管支架，所述水冷管通过所述水冷管支架设置于所述金属外壳内，所述回气筒套设于所述水冷套管的后端，在所述放电管的上部设置有进水管，在所述放电管的下部设置有出水管，在所述放电管和水冷套管之间设置有多个放电管支架，所述放电管通过所述放电管支架设置于所述水冷套管内；在水冷套管的前端设置有前水冷管盖，在水冷套管的后端设置有后水冷管盖，在金属外壳的前端设置有前外壳盖，在金属外壳的后端设置有后外壳盖，在后外壳盖的外端设置有陶瓷套盖；在所述放电管的两端均设置有水冷套管内嵌件，所述出水管的出水口端与所述水冷套管的前端连接，在所述前外壳盖上设置有装镜片座，在所述装镜片座上设置有输出反射镜，在所述放电管后端与所述陶瓷套盖之间设置有引电极用锥形弹簧，在所述陶瓷套盖的中部设置有一全反射镜。

在后外壳盖和陶瓷套盖之间设置有外壳盖内密封圈，在外壳盖内密封圈内设置有外壳内密封圈紧固环，在所述回气筒内位于后水冷管盖的外端设置有外壳定制密封圈，在水冷管套内嵌件与前水冷管盖之间设置有水管套密封圈，在水冷管套内嵌件与后水冷管盖之间也设置有所述水管套密封圈。

在所述放电管和水冷套管之间设置有一进水管引流片，所述进水管引流片采用不锈钢金属片切割为半圆形挡片并折弯，进水管引流片在进水管与放电管支架之间固定。进水管引流片的作用是挡住进水管的一部分水，让水从底部流入后再形成回路。

在所述放电管的前端位于水冷套管的出水管后端设置有出水管引流片，出水管引流片采用不锈钢挡片切去一部分后制成，出水管引流片放置在出水管附近。出水管引流片的作用是挡住进来的水，让水充分溢满整个水冷套管后再流出。

本发明的二氧化碳激光管由一根圆形筒状绝缘材料制成的放电管、管内两端正负电极镀层，及把管内电极引出管外壁端口的导电镀层构成。激光谐振腔冷却水套由套在谐振腔外壁的圆管内壁和放电管外壁间隙形成，间隙之间有套在放电管外壳的三脚支撑架支撑固定，两端由O形圈内壁定位挡片和放电管从中心穿过的外螺旋压缩压头构成，水套内两端分别设置C形引流片和一双L形引流片构成。

后镜片安装调整盖设有中心孔，外部电源由此孔引入，通过镜片安装孔底面沟槽与延伸至镜片盖内端面分布于安装孔侧壁的沟槽，将电源引入内腔。筒状回气筒一端由三耳法兰板密封，板中心设有电极引线孔，镜片安装孔，孔底线槽与侧壁线槽连接，延伸至法兰板内端面。沿筒壁内呈辐射状纵向分布多条扇形截面气体流道，若干根流道两端交错串联，形成一条狭长的流道，气体流道入口开在筒形放电管内壁，出口开在外壁。

正极高压电通路由外高压电源线通过激光器连接绝缘盖与回气筒后端面绝缘连接，后镜片安装调整盖设有中心孔，外部电源由此孔引入，通过回气筒后端电源引入孔将电源引入放电室。然后通过置于回气筒内端面和放电管尾端外侧的弹簧将高压电引入放电管内壁环形电极。

负极电源由金属外壳引入水套出光端，通过连接水套出光端和放电管端口外壁电极引出端的弹簧连接。放电管外壁与水套内壁，采用三角支撑架结构，三个点分别与放电管外壁和水套内壁接触，其中一个点设置成弹性结构，根据作用力与反作用力的原理，可以固定放电管和水套。

水套外壁与外壳内壁采用三角支撑架结构，三个点分别与水套外壁与外壳体内壁接触，在与外壳体内壁接触的三个地方，三个支撑脚侧壁增加了螺纹孔，利用切槽断开两侧孔壁，采用螺钉拧入孔壁外张增大作用力的原理，以调节支撑力的大小，起到固定中心的作用。

放电管与回气管绝缘连接胶套，采用双环形密封圈，一端密封，密封面中心留有中心圆孔，内圆孔于放电管紧配合，外径与回气管内壁过盈配合，使得密封圈将放电室与储气室绝缘隔离。

正极电源引入结构，正极电源利用大于回气管电源引入孔截面积的金属块或片粘接或压封在后端面的金属件将电源引入腔内，回气筒后端面设有台阶，安装时插入外壳后盖，用螺钉与外壳后盖固定；回气筒后端面与三耳法兰盖之间用密封圈隔离，为更好的起到密封效果，O密封圈中间增加筒状定位环，定环上端与胶圈接触高度纵向密布切槽，形成弹性外张支撑架，保证胶圈始终密实紧贴在密封面，以获得更好的绝缘密封效果。

外壳定制密封圈为筒状结构环的上部外沿为上大下小的圆锥形结构，锥体部分沿纵向密布切槽。金属外壳采用特殊工艺消除膨胀系数，获得特有的金属应变特性，从而满足膨胀系数的要求和稳定性，从而达到甚至在某些参数上完全超过玻璃的性能。

产品支撑两端镜片包裹水套放电腔的外壳(储气室)，用三角支撑架将包裹在谐振腔外壁形成冷却水套外管固定，谐振腔(放电管)定位固定于水套管内壁的三角支撑架内孔，谐振腔外管壁与水套管内管壁两端面密封形成水套。

连接于水套管两端外壁的两支进出水管由后端盖经过密封将储气室与大气隔离将管路引出外壳，为使放电管正极端能够充分冷却，进水端冷却水套内设有引流限流装置保证放电管正极端部全面冷却，出光端水套内设引流片保证水套内空气从出水口排除。放电管负极端与出光口悬空放置保证储气室气流从负极端口进入放电管。

放电管正极通过绝缘密封件与回气筒内壁形成绝缘密封连接，回气管另一端外沿设有三耳螺丝固定位，固定在激光器外壳后端盖内面，后绝缘端盖中心设贯穿孔引入电源，后绝缘端盖通过三耳法兰板外端面三个螺丝孔位调整安装在内表面安装孔位的镜片角度，绝缘端盖利用内面绝缘密封圈实现与绝缘回气筒的密封绝缘连接，构成完整的高压绝缘通道。

本发明的有益效果是：现有技术中的封离型高压激励二氧化碳激光器为玻璃结构，由玻璃灯工技师经过几十道工序，利用高温火焰烧制而成，在制作过程中需要耗费大量的人力物力。本发明的二氧化碳激光管使现有激光器的生产方式发生了根本性的改变，其在整个生产过程中避免了一致性难以保证、烧制次品率高、很多次品无法修复等问题，使激光器的尺寸、质量标准更容易统一，容易控制，并适合流水线大规模生产，从而节约了大量的生产综合成本。本发明使用的玻璃料是原有玻璃材质激光器百分之一的玻璃料，其它部分主要由金属件构成，主结构寿命可超过10年以上，可反复充气使用，保养维护更换耗损件极少，从而降低了大量的能源消耗。现有技术中传统的玻璃激光器，平均寿命在7-8个月，用完后就废弃了，按每只激光器从玻璃熔炼、拉管、烧制耗费15立方天然气，使用玻璃4公斤计算，每年国内激光器的需求量在15万支以上，以此计算制作激光管需消耗150万立方天然气，产生废弃玻璃垃圾达600吨以上。因此本发明新材料激光器的诞生从能源和环保角度来说具有明显的社会综合价值。

附图说明

图1是本发明新结构二氧化碳激光管的剖面结构示意图；

图2是图1的A部局部放大图；

图3是图1的B部局部放大图；

图中：1-放电管；2-进水管；3-出水管；4-金属外壳；5-水冷套管；6-前水冷管盖；7-后水冷管盖；8-前外壳盖；9-后外壳盖；10-回气筒；11-陶瓷套盖；12-水冷套管内嵌件；13-出水管引流片；14-外壳内密封圈紧固环；15-装镜片座；16-放电管支架；17-水冷管支架；18-外壳定制密封圈；19-外壳盖内密封圈；20-引电极用锥形弹簧；21-水管套密封圈；22-全反射镜；23-输出反射镜；24-进水管引流片。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。

如图1至图3所示，一种二氧化碳激光管，其包括金属外壳4和设置于金属外壳4内的放电管1、进水管2、出水管3、水冷套管5和回气筒10，在金属外壳4内设置有一水冷管支架17，水冷套管5通过水冷管支架17设置于金属外壳4内，回气筒10套设于水冷套管5的后端，在放电管1的上部设置有进水管2，在放电管1的下部设置有出水管3，在放电管1和水冷套管5之间设置有多个放电管支架16，放电管1通过放电管支架16设置于水冷套管5内；在水冷套管5的前端设置有前水冷管盖6，在水冷套管5的后端设置有后水冷管盖7，在金属外壳4的前端设置有前外壳盖8，在金属外壳4的后端设置有后外壳盖9，在后外壳盖9的外端设置有陶瓷套盖11；在放电管1的两端均设置有水冷套管内嵌件12，出水管3的出水口端与水冷套管5的前端连接，在前外壳盖8上设置有装镜片座15，在装镜片座15上设置有输出反射镜23，在放电管1后端与陶瓷套盖11之间设置有引电极用锥形弹簧20，在陶瓷套盖11的中部设置有一全反射镜22。

在后外壳盖9和陶瓷套盖11之间设置有外壳盖内密封圈19，在外壳盖内密封圈19内设置有外壳内密封圈紧固环14，在回气筒10内位于后水冷管盖7的外端设置有外壳定制密封圈18，在水冷管套内嵌件12与前水冷管盖6之间设置有水管套密封圈21，在水冷管套内嵌件12与后水冷管盖7之间也设置有水管套密封圈21。在放电管1和水冷套管5之间设置有一进水管引流片24，进水管引流片24采用不锈钢金属片切割为半圆形挡片并折弯，进水管引流片24在进水管2与放电管支架16之间固定。在放电管1的前端位于水冷套管5的出水管3后端设置有出水管引流片13，出水管引流片13采用不锈钢挡片切去一部分后制成，出水管引流片13放置在出水管3附近。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种二氧化碳激光管，其特征在于：所述二氧化碳激光管包括金属外壳和设置于所述金属外壳内的放电管、进水管、出水管、水冷套管和回气筒，在所述金属外壳内设置有一水冷管支架，所述水冷管通过所述水冷管支架设置于所述金属外壳内，所述回气筒套设于所述水冷套管的后端，在所述放电管的上部设置有进水管，在所述放电管的下部设置有出水管，在所述放电管和水冷套管之间设置有多个放电管支架，所述放电管通过所述放电管支架设置于所述水冷套管内；在水冷套管的前端设置有前水冷管盖，在水冷套管的后端设置有后水冷管盖，在金属外壳的前端设置有前外壳盖，在金属外壳的后端设置有后外壳盖，在后外壳盖的外端设置有陶瓷套盖；在所述放电管的两端均设置有水冷套管内嵌件，所述出水管的出水口端与所述水冷套管的前端连接，在所述前外壳盖上设置有装镜片座，在所述装镜片座上设置有输出反射镜，在所述放电管后端与所述陶瓷套盖之间设置有引电极用锥形弹簧，在所述陶瓷套盖的中部设置有一全反射镜；在后外壳盖和陶瓷套盖之间设置有外壳盖内密封圈，在外壳盖内密封圈内设置有外壳内密封圈紧固环，在所述回气筒内位于后水冷管盖的外端设置有外壳定制密封圈；所述放电管和水冷套管之间设置有一进水管引流片，所述进水管引流片采用不锈钢金属片切割为半圆形挡片并折弯，进水管引流片在进水管与放电管支架之间固定；所述放电管的前端位于水冷套管的出水管后端设置有出水管引流片，所述出水管引流片采用不锈钢挡片切去一部分后制成。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳激光管，其特征在于：在水冷管套内嵌件与前水冷管盖之间设置有水管套密封圈，在水冷管套内嵌件与后水冷管盖之间也设置有所述水管套密封圈。