DE3348179C2

DE3348179C2 - Rapid-flow, axial-flow gas-transport laser

Info

Publication number: DE3348179C2
Application number: DE19833348179
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr. 6238 Hofheim De Bakowsky; Eckhard 6105 Ober-Ramstadt De Beyer; Gerd Prof. Dr. 6101 Rossdorf De Herzinger; Peter 6500 Mainz De Loosen
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1983-07-02
Filing date: 1983-07-02
Publication date: 1989-11-16

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft einen schnellströmenden Axialstrom-Gastransportlaser mit einem lasergasdurch strömten Axialstrom-Gastransportlaser mit einem lasergasdurchströmten Entladungsrohr, an dessen einem Ende ein Endkopf mit einer Elektrode vorgesehen ist, der eine Gaseinlaßöffnung für den Eintritt des Laser gases und eine auskragende rohrförmige Gasverteilung aufweist, wobei die Mittelachse des auskragenden Rohres mit der Mittelachse des Entladungsrohres zusammenfällt.The invention relates to a fast flowing Axial flow gas transport laser with a laser gas through flowed with axial flow gas transport lasers Discharge tube through which laser gas flows, on one of which An end head with an electrode is provided, which is a gas inlet for the entry of the laser gases and a projecting tubular gas distribution has, wherein the central axis of the projecting tube coincides with the central axis of the discharge tube.

Ein derartiger schnellströmender Axialstrom-Gastrans portlaser ist aus der JP-OS 57-1 88 892 (englisches Abstract) bekannt. Such a fast-flowing axial flow gas transmission portlaser is from JP-OS 57-1 88 892 Abstract) known.

Der aus der gattungsbildenden JP-OS 57-1 88 892 bekannte Axialstrom-Gastransportlaser weist eine rohrförmige Gasverteilung auf, die in einem Endkopf mit einer Gaseinlaßöffnung angeordnet ist. Über die Gaseinlaßöffnung strömt das Lasergas um die rohr förmige Oberfläche der Gasverteilung bis es von der außerhalb der Gaseinlaßöffnung angeordneten Abschluß kante in das Entladungsrohr gelangt.The known from the generic JP-OS 57-1 88 892 Axial flow gas transport laser has a tubular Gas distribution on that in an end head with a Gas inlet opening is arranged. About the Gas inlet opening flows the laser gas around the tube shaped surface of the gas distribution until it from the located outside the gas inlet opening edge gets into the discharge tube.

Diese Anordnung ermöglicht keine Verwirbelung des Lasergases im gesamten Endkopfbereich und begünstigt die Entstehung einer erzwungenen Gasrotation, so daß sich die Entladung zum Rohrende hin zusammenzieht.This arrangement does not allow the turbulence Laser gas in the entire end head area and favors the emergence of a forced gas rotation, so that the discharge contracts towards the end of the tube.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Homo genisierung durch eine Verwirbelung des Lasergases im Endkopf zu erhöhen.The invention has for its object the homo Genization by swirling the laser gas in the Increase end head.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Gaslaser durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ge löst.This task is performed with a generic gas laser by the characterizing features of claim 1 ge solves.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims specified.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins besondere darin, daß bei geschlitzter Gasverteilung und im Bereich der Gaseinlaßöffnung angeordneter Abschlußkante die Homogenisierung der Gasentladung über die gesamte Entladungsrohrlänge und damit die maximale Ausgangsleistung des Gaslasers pro Meter Ent ladungsrohrlänge erhöhbar ist. Durch die geschlitzte Gasverteilung wird vorteilhaft das Lasergas in dem End kopf verwirbelt. Dies führt in Verbindung mit einem an den Endkopf angelegten Hochspannungspotential zu einer an der Kopfinnenseite einsetzenden homogenen Entladung.The advantages achieved by the invention are special in that with slotted gas distribution and arranged in the area of the gas inlet opening Final edge the homogenization of the gas discharge over the entire length of the discharge tube and thus the maximum output power of the gas laser per meter Ent Charge tube length can be increased. Through the slotted Gas distribution will advantageously be the laser gas in the end swirled head. This leads in connection with one the high-voltage potential applied to the end head homogeneous discharge on the inside of the head.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Hin weis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher beschrieben. Es veranschaulichtAn embodiment of the invention is in the Drawing shown and is in the following under Hin as described in more advantageous features. It illustrates

Fig. 1 einen schematischen Aufbau des Axialstrom-Gastransportlasers; Fig. 1 shows a schematic structure of the axial flow gas transport laser;

Fig. 2 eine schematische Längsschnitt darstellung des Entladungsrohres mit einem End kopf und einer Gasverteilung. Fig. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the discharge tube with an end head and a gas distribution.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Axialstrom-Gastransportlaser ver anschaulicht. Der Laser 10 besteht im wesentlichen aus zwei Laserentladungsrohren 11, die in zwei Endköpfen 12 gelagert und über einen Verbindungskopf 20 miteinander ver bunden sind. Die Endköpfe 12 und der Verbindungskopf 20 sind an einer nicht näher dargestellten Hochspannungsquelle angeschlossen. Der Pluspol der Hochspannungsquelle ist mit den Innenräumen 13 der Endköpfe 12 und der Minuspol der Hochspannungsquelle mit dem Innenraum 14 des Ver bindungskopfes 20 verbunden. In besonders vorteilhafter Weise werden Endköpfe 12 bzw. der Verbindungskopf 20 aus Aluminium hergestellt.In Fig. 1, an axial flow gas transport laser is illustrated by 10 ver. The laser 10 consists essentially of two laser discharge tubes 11 which are mounted in two end heads 12 and are connected to one another via a connecting head 20 . The end heads 12 and the connecting head 20 are connected to a high voltage source, not shown. The positive pole of the high voltage source is connected to the interiors 13 of the end heads 12 and the negative pole of the high voltage source to the interior 14 of the connecting head 20 . In a particularly advantageous manner, end heads 12 or the connecting head 20 are made of aluminum.

Die Laserspiegel sind mit 15 und 16 bezeichnet.The laser mirrors are designated 15 and 16 .

Über Leitungen 17 wird dem Laser 10 kontinuierlich eine Gaslasermenge über die Gasversorgung 18 zugeführt. Das Lasergas ist dabei bevorzugt ein Helium-Stickstoff-Kohlen dioxid-Gemisch. Zur Aufrechterhaltung eines mittleren Druckes innerhalb der Entladungsrohre 11 von ca. 70 mbar sind die Entladungsrohre 11 mit einer Vakuumpumpe 19 ver bunden.A quantity of gas laser is supplied continuously to the laser 10 via lines 17 via the gas supply 18 . The laser gas is preferably a helium-nitrogen-carbon dioxide mixture. To maintain an average pressure within the discharge tubes 11 of approximately 70 mbar, the discharge tubes 11 are connected to a vacuum pump 19 .

An den Endköpfen 12 ist jeweils eine Lasergaseinlaßöffnung 21, 22 vorgesehen. Ferner weist der Verbindungskopf 20 vorzugsweise in der Mitte eine Lasergasauslaßöffnung 23 auf. Gaseinlaßöffnungen 21 und 22 sowie die Gasauslaßöffnung 23 sind über Leitungen 24, 25, 26 mit einer Einheit 27 zum Kühlen und Transportieren des Lasergases verbunden. Die Kühl/Transporteinheit 27 weist ein Gebläse 29 auf, welches vorzugsweise als Rootsgebläse ausgebildet ist. Durch die tangentiale Einströmung des Lasergases an den Endköpfen 12 und die Absaugung an dem Verbindungskopf 20 wird eine Strö mungsrichtung entgegen der Laserspiegelanordnung 15, 16 erreicht und somit die Verschmutzungsgefahr von Auskoppel platte und Spiegel 15, 16 verringert. A laser gas inlet opening 21, 22 is provided on each of the end heads 12 . Furthermore, the connection head 20 preferably has a laser gas outlet opening 23 in the middle. Gas inlet openings 21 and 22 and the gas outlet opening 23 are connected via lines 24, 25, 26 to a unit 27 for cooling and transporting the laser gas. The cooling / transport unit 27 has a blower 29 , which is preferably designed as a roots blower. By the tangential inflow of the laser gas at the end heads 12 and the suction on the connecting head 20 , a flow direction against the laser mirror arrangement 15, 16 is achieved and thus the risk of contamination of the coupling plate and mirror 15, 16 is reduced.

In der Endköpfen 12 ist den Entladungsrohrenden 30, 31 gegen überliegend je eine Gasverteilung 32 vorgesehen, die als Rohr 33 ausgebildet ist. Die Gasverteilungen 32 sind als Kragarme ausgebildet, deren Abschlußkanten 37 der freien Enden 36 deckungsgleich zu den Mittelachsen 38 der Gasein laßöffnungen 21, 22 angeordnet sind. Die Gasverteilungen 32, deren Mittelachsen 39 mit der Entladungsrohrmittelachse 40 zusammenfallen, weisen an den freien Enden 36 des Krag armes vorzugsweise je 3 schlitzförmige Ausnehmungen 41 auf. Die schlitzförmigen Ausnehmungen 41 sind vorzugsweise in einem Abstand von 14 mm von der Abschlußkante 37 entfernt in das Glasrohr 33 eingebracht. Die Breite der rechtwinklig zur Mittelachse 39 am Umfang der Gasverteilung 32 ange ordneten Schlitze 41 beträgt vorteilhaft 10 mm und der Ab stand zwischen der Abschlußkante 37 und der Stirnseite 42 der Lasergasentladungsrohre 11 ebenfalls 10 mm.In the end heads 12 , the discharge tube ends 30, 31 are each provided with a gas distribution 32 opposite, which is designed as a tube 33 . The gas distributions 32 are designed as cantilever arms, the end edges 37 of the free ends 36 are congruent with the central axes 38 of the gas inlet openings 21, 22 . The gas distributions 32 , the central axes 39 of which coincide with the central discharge tube axis 40 , preferably have 3 slot-shaped recesses 41 at the free ends 36 of the cantilever arm. The slot-shaped recesses 41 are preferably introduced into the glass tube 33 at a distance of 14 mm from the end edge 37 . The width of the perpendicular to the central axis 39 on the circumference of the gas distribution 32 arranged slots 41 is advantageously 10 mm and the stand between the end edge 37 and the end face 42 of the laser gas discharge tubes 11 also 10 mm.

Wie die Fig. 1 ferner zeigt, ist der gesamte Gastransport laser 10 als Baueinheit ausgebildet und in einem gemein samen Gehäuse 43 angeordnet. An der Baueinheit/Gehäuse 43 ist ein Schneidkopf 44 befestigt, in welchem über Spiegel und weitere optische Einrichtungen der Laserstrahl auf ein zu bearbeitendes Werkstück fokussiert werden kann.As shown in FIGS. 1 further shows that all of the gas transport is laser 10 is formed as a constructional unit and arranged in a common housing 43 seeds. A cutting head 44 is fastened to the assembly / housing 43 , in which the laser beam can be focused on a workpiece to be machined via mirrors and other optical devices.

Bei der tangentialen Lasergaseinströmung erfolgt der Trans port des Lasergases in den Endkopf 12 über die Leitungen 24, 26 und von dort in die Entladungsrohre 11. Diese tangen tiale Lasergaseinströmung führt in Verbindung mit der ge schlitzten Gasverteilung 32 zu einer Homogeni sierung im Endkopf 12. Die Entladung setzt homogen an der gesamten Kopfinnenseite in den Innenräumen 13 ein.With the tangential laser gas inflow, the trans port of the laser gas into the end head 12 takes place via the lines 24, 26 and from there into the discharge tubes 11 . This tangential laser gas inflow leads, in conjunction with the slotted gas distribution 32, to homogenization in the end head 12 . The discharge begins homogeneously on the entire inside of the head in the interior 13 .

Claims

1. Fast-flowing axial flow gas transport laser with a discharge tube through which the laser gas flows, at one end of which an end head with an electrode is provided, which has a gas inlet opening for the entry of the laser gas and a projecting tubular gas distribution, the central axis of the projecting tube having the central axis of the Discharge tube coincides, characterized in that
that the free end ( 36 ) of the projecting tube ( 33 ) has a terminating edge ( 37 ) which is congruent with the central axis ( 38 ) of the gas inlet opening ( 21, 22 ) and
that the projecting tube ( 33 ) has slot-shaped recesses ( 41 ) at a distance from the end edge ( 37 ).

2. Gas transport laser according to claim 1, characterized in that the laser gas enters the end head ( 12 ) tangentially.

3. Gas laser according to claim 1 or 2, characterized in that the distance ( 54 ) between the end edge ( 37 ) and the end face ( 42 ) of the discharge tube ( 11 ) is at least 3 mm and at most 20 mm.

4. Gas laser according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas distribution ( 32 ) consists of a non-conductive material, preferably glass.

5. Gas transport laser according to one of claims 1 to 4, characterized in that the interior ( 13, 14 ) of the end head ( 12 ) is designed as an electrode.