CN204858256U - 一种激光器用卧式水冷模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是提供一种激光器水冷模块，包括铝制盖板（10），水冷板（20），石墨纸（30），一体式进出水口（50），温度传感器（热电偶）（40）及镶嵌在水冷板上的铜管（23）。该水冷模块卧式放置，水冷板上下表面存在夹角，内部镶嵌铜管，铜管直导向道间互成夹角，水冷板上表面及盖板内表面粘贴石墨纸（30）。可以在解决水冷板底部由于底部受热不均而形成的水滴；可以增加电器光学元件与上表面的接触面积；能够适当解决元器件之间的电磁干扰问题；能够解决卧式水冷板管道积水问题；能够进行冷却能力评估，定位冷却故障。

Description

一种激光器用卧式水冷模块

技术领域

本实用新型属于激光器领域，特别涉及一种激光器用卧式水冷模块。

背景技术

光纤激光器在工作时光学器件及电气部件会产生大量的热量，热量的多少与激光器输出功率直接相关。要保证其长期正常运行，需要进行强制散热处理。目前，激光器一般采用多组带有冷却水循环水道的水冷板分别对光学电气部件进行散热。从结构上区分，主要分为侧面钻孔式水冷板及底面开槽式水冷板两大类，第一种方法可以形成纵横交错的孔洞，根据冷却水流向，孔洞两侧或中间节点处需要进行适当封堵，进而形成循环管道，该方法的缺点在于存在过多的封堵的位置；封堵件占据过多的水冷板上的有效利用空间；作为水道深长孔的加工困难；封堵位置的密封效果不易控制。第二种方法在底面通过铣削加工形成水流导向道，后利用导热剂粘接铜管，形成冷却通道，该方法可根据需求任意设置水流导向，不占用水冷板的有效利用空间，生产简单，故得到及大应用。但是，上述水冷板在使用过程中，首先，由于水冷板上下热量分布不均，在特殊使用条件下（如高湿低温环境），使得水冷板底部易形成水滴且不宜收集，造成激光器内部湿度升高，影响激光器使用寿命。其次，水冷板上表面光学器件及电器元件与水冷板接触面积小，不能充分发挥大面板的散热效果，故导热效果有待进一步提升。第三，水冷板上安装的多为精密控制元件及光学部件，其易受到电源等强电信号及彼此信号干扰。第四，卧式安装的水冷板水冷管道易存积水。受外界环境影响，会造成结冰冻结，管道腐蚀等问题。第五，水冷板在组合使用过程中，当某冷却水管道出现泄露等问题时，无法进行故障定位。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光器用卧式水冷模块，可以在解决水冷板底部由于底部受热不均而形成的水滴；可以增加电器光学元件与上表面的接触面积；能够适当解决元器件之间的电磁干扰问题；能够解决卧式水冷板管道积水问题；能够进行冷却能力评估，定位冷却故障。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种激光器用卧式水冷模块，包括铝制盖板，板体，粘结在板体上的石墨纸，一体式进出水口，温度传感器（热电偶）及镶嵌于板体上的铜管，一体式进出水口的材质为铜，进出水端口高度一致，两端口中间焊接有一个温度传感器B型热电偶，通过螺钉与板体相连。

进一步，所述的铝制盖板厚度为1-3mm之间，其内腔面粘有石墨纸（其厚度在0.03-1mm之间）；其与进出口垂直面开有风道；其通过螺钉与板体固定。

进一步，所述的板体材质为铝，上下两表面具有夹角（角度范围1-10度之间），其最小厚度H与铜管直径D的关系为：板厚H>=1.785水管直径D；其上表面粘有石墨纸（其厚度在0.35-1mm之间），靠近四顶点处，安装有四个温度传感器（B型热电偶）；其下表面有铜管导向道，其导向道深度为所用铜管直径的1.3倍；导向道进出口位于水冷模块安装水平面的右端；围绕下表面四周开有半圆槽，半圆槽的宽度为3-5mm。

进一步，所述的铜管导向道分为直线导向道及圆弧导向道，且进水端导向道为直线导向道，出水端连接圆弧导向道；与圆弧连接的两直线导向道存在夹角范围为1-5度。

进一步，所述的铜管材质为黄铜，其装配到板体上的导向道后，经加工处理为D型，并通过导热胶进行粘结；其平板状管壁与下表面间距L1为1-3mm;平板状管壁边缘利用热熔胶粘结。

进一步，所述的置盒铝板水平活动铰链连接在3D光固化打印机机架上。

本实用新型相比现有技术的有益效果：

本实用新型的冷模块板体中，铜管导向道通过铣削方法加工，导向道所在平面与板体下表面平行，直线导向道的数量>4,圆弧导向道的直径至少为铜管直径的2倍。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的结构主视图；

图3为本实用新型的结构俯视图；

图中：10铝制盖板；20水冷板板体；30石墨纸；40温度传感器；50一体式进出水口；21直导向道；22圆弧导向道；23铜管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

如图1、图2、图3所示，一种激光器用卧式水冷模块，包括铝制盖板10，水冷板20，石墨纸30，一体式进出水口50，温度传感器热电偶40及镶嵌在水冷板上的铜管23。该水冷模块中的水冷板上下表面存在夹角，内部镶嵌铜管，铜管直导向道间互成夹角，水冷板上表面及盖板内表面粘贴石墨纸30。

本实用新型将水冷板为卧式安装，上表面（安装电气部件或者光学器件）为水平面，下表面（嵌有铜管冷却管道），由于两表面存在角度，各直导向道间存在角度，且进出水端均位于低处，当水冷板装入机箱后，铜管23内残留的冷却水可以在重力作用下自动向进出水口端流出，进而有效避免由于残留冷却水不能自动排出，而导致的铜管23内结冰、生锈和腐蚀现象，延长激光器的使用寿命。

相对于上表面而言，其上部分布的光学部件及电器元件均通过小面接触，热交换效率不高。为此，上表面整体粘贴石墨纸30，利用石墨纸优良的平面导热特性，使得光学部件及电器元件产生的热量均匀的分布在上表面，相比现使用的水冷板，散热效率可以得到提高。

为避免电气自身及电源等强电器件的相互干扰，利用铝制盖板10安装在上表面上，同时，铝制盖板的内腔表面均黏附石墨纸30，石墨纸具有优良的防屏蔽性能。其可以改善电磁干扰情况。同时，为促进上表面气流流动，防止由于冷热不均造成的内腔湿度提高，盖板两端分别为开空及开有散热条，进而改善其空气流通。

水冷板20的上表面(矩形面)的对角线位置分别布置四个温度传感器40，此外，一体式进出水口50处布置温度传感器一只，该五只传感器分别检测水冷板的温度及进出水口端温度，信号讲传递给激光器控制板中，通过温度变化，激光器将可以一方面评估各个水冷模块工作情况，另一方面在判断水冷模块散热能力降低时，及时定位故障源。

水冷板20的下表面由于存在倾角，当下表面由于冷热不均而产生水滴时（在特殊使用条件下，如高湿低温环境），其可以沿下表面流下，此外，下面表在四周开有半圆槽，半圆槽的存在可以限制水滴的流向，方便水滴的收集。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光器用卧式水冷模块，包括铝制盖板（10），水冷板（20），石墨纸（30），一体式进出水口（50），温度传感器热电偶（40）及镶嵌在水冷板上的铜管（23），该水冷模块中的水冷板上下表面存在夹角，内部镶嵌铜管，铜管直导向道间互成夹角，水冷板上表面及盖板内表面粘贴石墨纸（30）。

2.根据权利要求1所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述水冷板（20）上下表面夹角大小为1-10度；其上表面对角线位置分布四个温度传感器热电偶（40）。

3.根据权利要求1所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述水冷板（20）的最小厚度与铜管（23）直径间的关系为水冷板（20）的最小厚度>=1.785倍铜管（23）直径。

4.根据权利要求1所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述石墨纸（30）厚度在0.35-1mm之间。

5.根据权利要求1所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述水冷板（20）的下表面开有冷却管导向道，分为直导向道（21）及圆弧导向道（22），各直导向道之间互不平行。

6.根据权利要求5所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述水冷板（20）的下表面的各直导向道（21）的夹角大小由所连接的圆弧导向道（22）的半径大小决定；导向道所在平面与水冷板（20）下表面平行，直线导向道的数量>4，圆弧导向道的直径至少为铜管直径的2倍。

7.根据权利要求1所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述水冷板（20）的进水端与出水端在同一侧，且进水端与两个互相垂直且通过圆弧连接的直导向道（21）连接。

8.根据权利要求1所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述水冷板（20）的下表面边缘附近开有圆弧槽，圆弧槽的直径在3-5mm。

9.根据权利要求1所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述一体式进出水口（50）所用材料为铜，进出水口（50）与水平面高度相等，且其位于其上附有温度传感器热电偶（40）。

10.根据权利要求1所述的一种激光器用卧式水冷模块，其特征在于，所述铝制盖板（10）的厚度为2-3mm，其内腔粘结有石墨纸（30）。