CN209417398U - 一种激光用风冷式反射镜腔、镜架装置及激光设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光用风冷式反射镜腔、镜架装置及激光设备，其中，该激光用风冷式反射镜腔包括腔体，一镜筒密封安装于所述腔体内侧中部，所述镜筒用于固定反射镜片，当反射镜片固定安装在所述镜筒上时，将腔体内部分为光路腔和散热腔，所述光路腔和散热腔互不相通，所述光路腔设有至少两个通光孔，以供激光束的入射和出射，所述散热腔上分别设置有进风口和出风口，以形成风冷散热的循环通道。本实用新型可以通过反射镜片配合镜筒将腔体分为两个隔离的独立环境，其中一个用于激光束的反射，另一个用于冷却气体的流动，冷却气体与激光束相互隔离，采用高速高压气体进行冷却不仅能够提高冷却效果，同时还不影传播。

Description

一种激光用风冷式反射镜腔、镜架装置及激光设备

技术领域

本实用新型涉及激光加工设备技术领域，具体涉及一种激光用风冷式反射镜腔、镜架装置及激光设备。

背景技术

随着激光器功率越来越高，在激光设备加工装置当中，为实现高激光功率的高生产稳定性，不得不考虑光学元件的吸收发热问题。在激光加工领域，由于激光冲击性的特性，高功率、短脉冲会损坏光纤，无法通过光纤来传送，因此必须通过反射镜片组或导光臂来实现光路的传输。而冲击波在传输过程中会使得反射镜片组的镜片温度升高，使得反射镜片变形导致光路偏移，影响加工精度。

正是如此，随着激光器的功率提升，用于高功率激光系统上的镜片表面损伤问题越来越严重，尤其是超高功率的反射镜片会受热炸裂，高温损伤导致脱膜，反射率下降最终导致设备瘫痪。因此，当下急需一种能够在有限地结构内实现简单稳定的镜片致冷的结构。

目前，使用到的冷却装置，如申请号为201721278173.5的实用新型专利，其公开了一种高功率激光金属反射镜的冷却装调结构，包括有镜架支撑体和连接于镜架支撑体上的反射镜，镜架支撑体与反射镜连接的端面上设置镜架进水孔和镜架出水孔，反射镜与镜架支撑体连接的端面上设置有镜体进水孔和镜体出水孔，且反射镜的内部设置有冷却换热管道，冷却换热管道的两端分别与镜体进水孔的内端、镜体出水孔的内端连通，镜架进水孔的外端与镜体进水孔的外端对应连通，镜架出水孔的外端与镜体出水孔的外端对应连通。该专利将镜架支撑体内部隐藏的进水管路、出水管路与反射镜内部的冷却换热管道通过密封圈密封连通，并与恒温冷水机连接形成一整条密闭的循环水路，可以为高功率激光金属反射镜提供持续的水冷散热。该专利运用循环水冷的方式，结构相对复杂使得其安装比较麻烦，另外其对冷却管路的密封性要求较高，使用过程中存在冷却液泄露影响发射镜的光路传输，并且高功率激光会辐射到冷却管路上会导致管路软化，更加进一步的增加泄露风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供了一种激光用风冷式反射镜腔及镜架装置，旨在解决现有技术中的高功率激光导致的反射镜吸收受热炸裂的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

其中的一个技术方案是一种激光用风冷式反射镜腔，包括腔体，一镜筒密封安装于所述腔体内侧中部，所述镜筒用于固定反射镜片，当反射镜片固定安装在所述镜筒上时，将腔体内部分为光路腔和散热腔，所述光路腔和散热腔互不相通，所述光路腔设有至少两个通光孔，以供激光束的入射和出射，所述散热腔上分别设置有进风口和出风口，以形成风冷散热的循环通道。

上述反射腔中，还包括镜片旋压块，所述镜筒在面向散热腔的一端开设螺纹孔，所述镜片旋压块周边设有与螺纹孔配合的螺纹，所述镜片旋压块通过其周边设置的螺纹孔配合的螺纹安装于所述镜筒上，所述镜片旋压块一端部开设进风孔，镜片旋压块侧面开设多个出风孔。

上述反射腔中，所述镜片旋压块包括螺纹盖以及连接在螺纹盖上的旋转把手，其中螺纹盖的内侧设有与所述螺纹孔配合的螺纹，所述旋转把手和螺纹盖上对应相通地开设进风孔，所述螺纹盖侧壁设置至少两个出风孔。

上述反射腔中，还包括喷头，所述喷头的一端密封连接所述进风口，其另一端正对所述旋转把手上设置的进风孔。

上述反射腔中，所述出风孔设为2～8个，围绕所述螺纹盖中心周期排列布置。

上述反射腔中，所述镜筒通过密封圈密封安装于所述腔体内侧中部。

上述反射腔中，还包括反射镜，所述反射镜固定安装于所述镜筒上且反射镜的反射面正对光路腔，反射镜的背面正对散热腔。

上述反射腔中，所述反射镜通过卡接或螺纹连接安装在所述镜筒上。

其中的一个技术方案是一种激光用风冷式镜架装置，其包括如上所述的激光用风冷式反射镜腔，该反射镜腔的腔体由一支座支撑，所述腔体外侧包覆有一层密封体，通光孔处密封连接导光管，进风口处密封连接进气管，出风口处密封连接出气管。

其中的一个技术方案是一种激光设备，其包括如上所述的激光用风冷式镜架装置，所述进气管连接一气体制冷装置，以提供散热气体，其中的一个导光管连接一激光源，以提供入射的激光束。

与现有技术相比，本实用新型主要有以下有益效果：

本实用新型所提供的激光用风冷式反射镜腔，可以通过反射镜片配合镜筒将腔体分为两个隔离的独立环境，其中一个用于激光束的反射，另一个用于冷却气体的流动，冷却气体与激光束相互隔离，采用高速高压气体进行冷却不仅能够提高冷却效果，同时还不影响光束传播；特别地，本发射镜腔针对镜片安装无需导热设计，安装简单。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种激光用风冷式反射镜腔较佳实施例的结构剖视示意图。

图2是本实用新型一种激光用风冷式反射镜腔较佳实施例中的剖视结构示意图。

图3是本实用新型一种激光用风冷式反射镜腔较佳实施例中的镜片旋压块的三维立体结构示意图。

图4是本实用新型一种激光用风冷式反射镜腔较佳实施例中的镜片旋压块的侧视图。

图5是本实用新型一种激光用风冷式镜架装置较佳实施例中的三维结构示意图。

图6是本实用新型一种激光设备的较佳实施例中的结构示意图。

附图标记：

1-腔体，2-镜筒，3-反射镜，4-光路腔，5-散热腔，6-通光孔，7-进风口，8-出风口，9-镜筒，9-1、螺纹盖，9-2、旋转把手，10-螺纹孔，11-进风孔，12-出风孔，13-喷头，14-密封体，15-支座,16-密封圈，17-出气管，18-导光管，19-进气管，20-气体制冷装置，21-激光源。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

实施例1：

本实用新型实施例提供一种激光用风冷式反射镜腔，如图1和图2所示，包括腔体1，一镜筒2密封安装于所述腔体1内侧中部，所述镜筒2用于固定反射镜3，当反射镜3固定安装在所述镜筒2上时，将腔体1内部分分为光路腔4和散热腔5，所述光路腔4和散热腔5互不相通，所述光路腔4设有至少两个通光孔6，以供激光束的入射和出射，所述散热腔5上分别设置有进风口7和出风口8，以形成风冷散热的循环通道。

具体实施时，反射镜3通过卡合安装于镜筒2上，此时腔体1内部分为两个独立的不连通的腔室，分别为光路腔4和散热腔5，其中，参照图2，光的反射在光路腔4中进行，激光束可以通过通光孔6入射再从通光孔发射出去。散热腔5采用风冷对反射镜3的背面进行通风散热。由于激光束和镜片冷却气体分别处于两个隔离的环境之中，相互不会干扰，所以对循环冷却气体纯度要求不高。在往散热腔5通入冷却气体时，可以用常温高压气体进冷却，操作方便。

本实用新型较佳实施例中，参照图1，该反射镜腔还包括镜片旋压块9，所述镜筒2在面向散热腔5的一端开设螺纹孔10，所述镜片旋压块9周边设有与螺纹孔配合的螺纹，所述镜片旋压块9通过其周边设置的螺纹孔10配合的螺纹安装于所述镜筒2上，所述镜片旋压块9一端部开设进风孔11，镜片旋压块9侧面开设多个出风孔12。如图3和图4所示的，所述镜片旋压块9包括螺纹盖9-1以及连接在螺纹盖9-1上的旋转把手9-2，其中螺纹盖9-1的内侧设有与所述螺纹孔10配合的螺纹，所述旋转把手9-2和螺纹盖9-1上对应相通地开设进风孔11，所述螺纹盖侧壁设置多个出风孔12。

具体实施时，镜片旋压块9主要起到固定反射镜片的作用。参照图1，镜片旋压块9对应反射镜3的背面通过螺纹安装在镜筒2的螺纹孔10处。具体在安装时，参照图3，将螺纹盖9-1对准螺纹孔10，旋转旋转把手9-2逐渐将螺纹盖9-1旋入实现安装。自进风口7进入到散热腔5内的散热风，会由从旋转把手9-2和螺纹盖9-1上对应相通地开设的进风孔11与反射镜3的背面进行接触散热，而散热后的空气由螺纹盖侧壁设置的多个出风孔12散出最终通过出风口8排出散热腔5。

本实用新型较佳实施例中，参照图1，上述反射镜腔还包括喷头13，喷头13的一端密封连接进风口7，其另一端对齐所述旋转把手9-1上设置的进风孔11。

具体实施时，喷头13主要起到引流以及增大风压的作用。散热气体由喷头13喷出，喷头13的出气口应当对准进风孔11，可以使气体在反射密封腔内直接喷射到反射镜的后表面，故可以起到引流聚风的作用，能够提高反射镜片与散热气体的接触面积，提高散热效率。

本实用新型较佳实施例中，参照图4，所述出风孔12设为4个且多个出风孔围绕所述螺纹盖中心周期排列布置，且进风孔11应当设置在镜片旋压块9的中部。而在安装时，镜片旋压块9上的进风孔11最好是对应到反射镜片的中部。因此在具体实施时，散热气体会先接触到反射镜片的中部后再从四周扩散，能够保证散热气体能够充分与发射镜片接触，借此以提升散热效果。

本实用新型较佳实施例中，镜筒2通过密封圈16密封安装于所述腔体1内侧中部。上述设计主要是增加密封性，以进一步地防止散热腔5内通气散热时气体溢散到光路腔4。

实施例2：

本实施例是一种带有反射镜的反射镜腔，参照图1，其包括如上所提到的激光用风冷式反射镜腔和反射镜3，所述反射镜3固定安装于所述镜筒2上且反射镜3的反射面正对光路腔4，反射镜3的背面正对散热腔5。

本实施例是在实施例1的基础上作出的，是一反射镜3安装在实施例1所述的反射镜腔2的镜筒2的一个状态。当然，在本实施例中，反射镜3可以是一体式的安装于镜筒2上。不过，作为最优选的，还是以拆卸式地安装为最佳的方式。即可采用镜筒2卡合固定住反射镜3，再配合旋转按压块9将反射镜3固定安装于腔体1内。

实施例3：

本实施例是一种激光用风冷式镜架装置，其包括如实施例1的激光用风冷式反射镜腔，该反射镜腔的腔体2由一支座15支撑，所述腔体1外侧包覆有一层密封体14，通光孔6处密封连接导光管18，进风口7处密封连接进气管19，出风口8处密封连接出气管17。

具体实施时，支座15起到支撑的作用。参照图中所示的支座15，该支座15是一种不可伸缩的支座。但实际运用时，可以选择可伸缩的支座，如底座加伸缩杆的设计以增强灵活性。密封体14主要起到密封保护的作用，保护反射腔。因为反射腔内分割成了两个相互独立的密封腔室，而散热腔需要面对的是持续的冷却气体，光路腔面对的是高功率的激光，所以为了能够增强本镜架装置的稳定性和耐久性，在腔体2外侧再增加一层保护层，即密封体14.密封体14最好是采用高强度的抗辐射的材料制造。

另一实施例，是一种激光用风冷式镜架装置，其包括如实施例2的激光用风冷式反射镜腔，该反射镜腔的腔体2由一支座15支撑，所述腔体1外侧包覆有一层密封体14，通光孔6处密封连接导光管18，进风口7处密封连接进气管19，出风口8处密封连接出气管17。

具体实施时，支座15起到支撑的作用。参照图中所示的支座15，该支座15是一种不可伸缩的支座。但实际运用时，可以选择可伸缩的支座，如底座加伸缩杆的设计以增强灵活性。密封体14主要起到密封保护的作用，保护反射腔。因为反射腔内分割成了两个相互独立的密封腔室，而散热腔需要面对的是持续的冷却气体，光路腔面对的是高功率的激光，所以为了能够增强本镜架装置的稳定性和耐久性，在腔体2外侧再增加一层保护层，即密封体14.密封体14最好是采用高强度的抗辐射的材料制造。

实施例4：

参照图6所示，本实施例提供了一种激光设备，在实施例2的基础上，进气管19连接一气体制冷装置20，其中的一个导光管18连接一激光源21，以提供入射的激光束。气体制冷装置20可以采用空气压缩制冷以提供冷空气用于反射镜片的散热。

综上所述，本实用新型公开了一种激光用风冷式反射镜腔及镜架装置，喷嘴出射的气体吹向反射镜后，从反射镜旋压块侧边预留的出气口流进散热腔，散热腔上设有气体出口，致冷气体由进、出气口流过，实现热交换，快速带走镜片上积累的热量，使镜片可承受高激光功率正常工作；气体在反射镜密封腔内流动，与反射镜表面无关，激光束不会因气体流速、压力变化等扰动而变化；有效地解决了高功率激光用反射镜的散热问题，适用于工业化激光加工设备的需求。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光用风冷式反射镜腔，包括腔体，其特征在于，一镜筒密封安装于所述腔体内侧中部，所述镜筒用于固定反射镜片，当反射镜片固定安装在所述镜筒上时，将腔体内部分为光路腔和散热腔，所述光路腔和散热腔互不相通，所述光路腔设有至少两个通光孔，以供激光束的入射和出射，所述散热腔上分别设置有进风口和出风口，以形成风冷散热的循环通道。

2.根据权利要求1所述的激光用风冷式反射镜腔，其特征在于，还包括镜片旋压块，所述镜筒在面向散热腔的一端开设螺纹孔，所述镜片旋压块周边设有与螺纹孔配合的螺纹，所述镜片旋压块通过其周边设置的螺纹孔配合的螺纹安装于所述镜筒上，所述镜片旋压块一端部开设进风孔，镜片旋压块侧面开设多个出风孔。

3.根据权利要求2所述的激光用风冷式反射镜腔，其特征在于，所述镜片旋压块包括螺纹盖以及连接在螺纹盖上的旋转把手，其中螺纹盖的内侧设有与所述螺纹孔配合的螺纹，所述旋转把手和螺纹盖上对应相通地开设进风孔，所述螺纹盖侧壁设置至少两个出风孔。

4.根据权利要求3所述的激光用风冷式反射镜腔，其特征在于，还包括喷头，所述喷头的一端密封连接所述进风口，其另一端正对所述旋转把手上设置的进风孔。

5.根据权利要求3所述的激光用风冷式反射镜腔，其特征在于，所述出风孔设为2～8个，围绕所述螺纹盖中心周期排列布置。

6.根据权利要求1所述的激光用风冷式反射镜腔，其特征在于，所述镜筒通过密封圈密封安装于所述腔体内侧中部。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的激光用风冷式反射镜腔，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜固定安装于所述镜筒上且反射镜的反射面正对光路腔，反射镜的背面正对散热腔。

8.根据权利要求7所述的激光用风冷式反射镜腔，其特征在于，所述反射镜通过卡接或螺纹连接安装在所述镜筒上。

9.一种激光用风冷式镜架装置，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的激光用风冷式反射镜腔，该反射镜腔的腔体由一支座支撑，所述腔体外侧包覆有一层密封体，通光孔处密封连接导光管，进风口处密封连接进气管，出风口处密封连接出气管。

10.一种激光设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的激光用风冷式镜架装置，所述进气管连接一气体制冷装置，以提供散热气体，其中的一个导光管连接一激光源，以提供入射的激光束。