CN219786996U - 一种高功率激光头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高功率激光头，属于激光头散热技术领域，所述激光头包括激光头本体，激光头本体内部设有激光管路；激光管路的内腔设有镜头机构，激光管路的管壁处设置有镜头冷却机构，镜头机构嵌入镜头冷却机构内部；镜头机构包括镜片、镜盒组件以及镜片压盖；镜盒组件包括镜盒壁和镜片容纳腔；镜片嵌入镜片容纳腔内部，并通过镜片压盖与镜盒壁压紧；镜盒壁的内层设置有冷却腔，冷却腔内充有液体工质。本实用新型提供的高功率激光头，通过镜片与带有冷却腔的镜头壁直接接触，并在镜头壁内层设置冷却液，将镜片产生的热量快速传递到镜片冷却结构，保证镜片冷却效果，进而保证切割效果以及激光头的安全。
Description
技术领域
本实用新型属于激光头散热技术领域，具体涉及一种高功率激光头。
背景技术
激光切割是通过激光器输出激光束，再通过激光头内部镜片结构对激光束进行整形。首先把不规则激光束通过准直镜，输出平行激光束，然后再将平行激光束通过聚焦镜，使得激光束聚焦为一点，最后利用聚焦后的高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，汽化蒸发形成孔洞，随着激光束相对材料移照射动，材料上出现连续的孔洞，最终形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。
由于高功率激光束通过内部镜片结构的过程中，激光束会被阻挡一部分，也就是激光光束不会100％通过，因此镜片处会产生热量，而且这些热量如果不能及时带走将会影响切割效果，甚至会直接损坏激光头或者激光器。传统的激光头冷却方式是在外部对激光头的侧壁进行冷却，此种间接通过侧壁对激光头内部镜片进行冷却的方式，冷却效果差，仍然会对切割效果有影响，并且存在激光头损坏的隐患。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种高功率激光头，是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述现有激光切割过程中，激光头内部激光束通过镜片时会产生热量，现有的对激光头侧壁冷却的方式，冷却效果差，影响切割效果并损坏激光头的缺陷，本实用新型提供一种高功率激光头，以解决上述技术问题。
本实用新型提供一种高功率激光头，包括激光头本体，激光头本体内部设有激光管路；
激光管路的内腔设有镜头机构，激光管路的管壁处设置有镜头冷却机构，镜头机构嵌入镜头冷却机构内部；
镜头机构包括镜片、镜盒组件以及镜片压盖；
镜盒组件包括镜盒壁和镜片容纳腔；
镜片嵌入镜片容纳腔内部，并通过镜片压盖与镜盒壁压紧；
镜盒壁的内层设置有冷却腔，冷却腔内充有液体工质。镜片与带有冷却腔的镜盒壁直接接触，通过液体工质受热相变的方式将镜片产生的热量传递到镜盒壁外部的镜头冷却机构处。
进一步地，镜片呈圆柱状，且镜片轴向沿着激光管路方向设置在镜盒组件的镜片容纳腔内；
镜片两端通过镜片压盖与镜盒壁固定。镜盒壁与镜片环周接触，保证了镜片均温性，能够有效防止焦点偏移。
进一步地，镜盒壁由外向内依次设置有第一外壁、第一内壁、第二内壁以及第二外壁；
第一外壁与镜头冷却机构贴合设置；
第一内壁与第二内壁之间形成冷却腔；
第二外壁内侧形成镜片容纳腔，并与镜片贴合设置。冷却腔为液体工质汽化后的蒸汽流道。
进一步地，镜盒壁的第一外壁处设置有若干平行的肋条。镜片产生的热量使得液体工质汽化，而蒸汽遇冷则在第一内壁肋条处凝结成液体，从而在外部镜头冷却机构的作用下，能够迅速将镜盒多齿壁面肋条处的热量通过热辐射方式，经水冷对流换热带至外界环境。
进一步地，镜盒壁沿着激光管路垂直方向的截面包括下部U型面和上部平面；
下部U型面和上部平面一体成型；
上部平面处设有液体工质注入口，液体工质注入口处设置有堵头。液体工质随着散热过程使用，可能会变少，堵头限制液体工质的挥发，而液体工质注入口可保证液体工质的补充。
进一步地，第一外壁在下部U型面的两侧均设置有肋条，形成齿状接触面。肋条形成的齿状接触面便于将汽化后的液态工质再次凝结成液体，并与镜头冷却机构充分接触。
进一步地，第二内壁处设置有多孔毛细材质层。在多孔毛细材质层的毛细力作用下，第一外部处肋条形凝结的液体返回到多孔毛细材质层处，形成汽化凝结的循环，保证镜片足够冷却。
进一步地，多孔毛细材质层采用铜颗粒状等金属毛细管。
进一步地，液体工质采用醇类介质、水、甲醇等与壳体相容，不发生化学反应。
进一步地，镜盒组件采用3D激光打印一体件。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的高功率激光头，通过镜片与带有冷却腔的镜头壁直接接触，并在镜头壁内层设置冷却液，将镜片产生的热量快速传递到镜片冷却结构，保证镜片冷却效果，进而保证切割效果以及激光头的安全。
此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本实用新型高功率激光头的主视图。
图2是本实用新型高功率激光头的侧视图。
图3是本实用新型高功率激光头沿着激光管路的正面的剖视图。
图4是本实用新型高功率激光头沿着激光管路的侧面剖视图。
图5是本实用新型高功率激光头的镜头机构的正面的剖视图。
图6是本实用新型高功率激光头的多孔毛细材质层的示意图。
图中，12-镜头机构；121-镜片；122-镜片压盖；123-镜盒组件；1231-第二内壁；1232-第一内壁；1233-第二外壁；1234-第一外壁；1235-多孔毛细材质层；1236-支撑柱；1237-冷却腔；1238-液体工质；1239-液体工质注入口；1240-堵头；13-镜头冷却机构。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
实施例1：
如图1、图2、图3、图4以及图5所示，本实用新型提供一种高功率激光头，包括激光头本体，激光头本体内部设有激光管路；
激光管路的内腔设有镜头机构12，激光管路的管壁处设置有镜头冷却机构13，镜头机构12嵌入镜头冷却机构13内部；
镜头机构12包括镜片121、镜盒组件123以及镜片压盖122；
镜盒组件123包括镜盒壁和镜片容纳腔；
镜片121嵌入镜片容纳腔内部，并通过镜片压盖122与镜盒壁压紧；
镜盒壁的内层设置有冷却腔1237，冷却腔1237内充有液体工质1238。
实施例2：
如图1、图2、图3、图4以及图5所示，本实用新型提供一种高功率激光头，包括激光头本体，激光头本体内部设有激光管路；
激光管路的内腔设有镜头机构12，激光管路的管壁处设置有镜头冷却机构13，镜头机构12嵌入镜头冷却机构13内部；
镜头机构12包括镜片121、镜盒组件123以及镜片压盖122；
镜盒壁的上壁和下壁之间设置有支撑柱1236，支撑柱1236两端分别于镜盒壁的上壁和下壁连接，用于支撑镜盒组件123的上下壁面；
镜盒组件123包括镜盒壁和镜片容纳腔；镜盒组件123采用3D激光打印一体件；
镜片121嵌入镜片容纳腔内部，并通过镜片压盖122与镜盒壁压紧；
镜盒壁的内层设置有冷却腔1237，冷却腔1237内充有液体工质1238；液体工质1238采用醇类介质或水；
镜片121呈圆柱状，且镜片121轴向沿着激光管路方向设置在镜盒组件123的镜片容纳腔内；
镜片121两端通过镜片压盖122与镜盒壁固定；
镜盒壁由外向内依次设置有第一外壁1234、第一内壁1232、第二内壁1231以及第二外壁1233；
第一外壁1234与镜头冷却机构13贴合设置；
第一内壁1232与第二内壁1231之间形成冷却腔1237；
第二外壁1233内侧形成镜片容纳腔，并与镜片121贴合设置；
镜盒壁的第一外壁1234处设置有若干平行的肋条；
镜盒壁沿着激光管路垂直方向的截面包括下部U型面和上部平面；
下部U型面和上部平面一体成型；
上部平面处设有液体工质注入口1239，液体工质注入口1239处设置有堵头1240；
第一外壁1234在下部U型面的两侧均设置有肋条，形成齿状接触面；
如图6所示，第二内壁1231处设置有多孔毛细材质层1235；多孔毛细材质层1235采用铜颗粒状毛细管。
激光头切割过程中内部的镜片121会产生大量的热量，这些热量通过镜片121传递到镜盒组件123，再传到至镜头冷却机构13，镜盒组件123靠近镜片121位置的液体工质1238，受热蒸发，汽化吸热，蒸汽在内部力的驱动下，再经冷却腔1237到达第二外壁1233处，遇冷转换为液体，在毛细力的作用下，通过多孔毛细材质层1235的毛细通道再次到达第二内壁1231，如此循环的散热结构通过热传导将热量带走。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种高功率激光头，其特征在于，包括激光头本体，激光头本体内部设有激光管路；
激光管路的内腔设有镜头机构，激光管路的管壁处设置有镜头冷却机构，镜头机构嵌入镜头冷却机构内部；
镜头机构包括镜片、镜盒组件以及镜片压盖；
镜盒组件包括镜盒壁和镜片容纳腔；
镜片嵌入镜片容纳腔内部，并通过镜片压盖与镜盒壁压紧；
镜盒壁的内层设置有冷却腔，冷却腔内充有液体工质。
2.如权利要求1所述的高功率激光头，其特征在于，镜片呈圆柱状，且镜片轴向沿着激光管路方向设置在镜盒组件的镜片容纳腔内；
镜片两端通过镜片压盖与镜盒壁固定。
3.如权利要求1所述的高功率激光头，其特征在于，镜盒壁由外向内依次设置有第一外壁、第一内壁、第二内壁以及第二外壁；
第一外壁与镜头冷却机构贴合设置；
第一内壁与第二内壁之间形成冷却腔；
第二外壁内侧形成镜片容纳腔，并与镜片贴合设置。
4.如权利要求3所述的高功率激光头，其特征在于，镜盒壁的第一外壁处设置有若干平行的肋条。
5.如权利要求4所述的高功率激光头，其特征在于，镜盒壁沿着激光管路垂直方向的截面包括下部U型面和上部平面；
下部U型面和上部平面一体成型；
上部平面处设有液体工质注入口，液体工质注入口处设置有堵头。
6.如权利要求5所述的高功率激光头，其特征在于，第一外壁在下部U型面的两侧均设置有肋条，形成齿状接触面。
7.如权利要求3所述的高功率激光头，其特征在于，第二内壁处设置有多孔毛细材质层。
8.如权利要求7所述的高功率激光头，其特征在于，多孔毛细材质层采用铜颗粒状毛细管。
9.如权利要求1所述的高功率激光头，其特征在于，液体工质采用醇类介质或水。
10.如权利要求1所述的高功率激光头，其特征在于，镜盒组件采用3D激光打印一体件。
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