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Die
Erfindung betrifft einen Laseroszillator mit einem Gaslasermedium,
das von einer Lichtquelle, einer Wärmequelle, einer elektrischen
Entladung, oder einer chemischen Reaktion gepumpt werden soll, zur
Verwendung bei der Laserbearbeitung, medizinischen Behandlung, Beleuchtung,
Kommunikation usw., und insbesondere einen Laseroszillator mit einer
Funktion der Verringerung der Verunreinigung von optischen Bauteilen
in dem Oszillator, durch Abtrennen und Sammeln von Fremdsubstanz
in dem Gaslasermedium.
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Die 1 zeigt
eine allgemeine Anordnung eines Laseroszillators, der ein Lasermedium
aus Fluidgas verwendet. In 1 versorgen
die Anregungsstromquellen 1 die Elektroden der elektrischen
Entladungsröhren 2 mit
Wechselstrom bei einer Hochfrequenz. Die elektrischen Entladungsröhren 2 befinden sich
zwischen einem hinteren Spiegel 3 und einem Ausgangsspiegel 4,
die von Halterungen (nicht gezeigt) gehalten werden. Der elektrische
Entladungsabschnitt 2 ist in einem Kreisweg eingebaut,
der die Wärmetauscher 5, 7 und
ein Gebläse 6 aufweist, durch
das das Gaslasermedium 8 mit hoher Geschwindigkeit strömt.
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Die
Anregungsstromquellen 1 werden gestartet, so dass in den
elektrischen Entladungsröhren 2 eine
elektrische Entladung erzeugt wird und das Gasmedium 8 gepumpt
wird, wodurch ein Laserstrahl erzeugt wird. Das Gasmedium 8 wird
erwärmt, so
dass es eine hohe Temperatur hat, und es wird vor dem Gebläse 6 durch
den Wärmetauscher 5 gekühlt, und
es strömt
durch Sog in das Gebläse 6.
Das Gebläse 6 bläst das Gasmedium 8 unter
Druck aus seinem Auslass. Das Gasmedium 8 wird erhitzt,
so dass seine Temperatur durch Kompression erhöht wird, und wird erneut durch
einen Wärmetauscher 7 gekühlt, der
sich stromabwärts
von Gebläse 6 befindet, so
dass ein Temperaturanstieg des Gasmediums 8 unterbunden
wird. Das aus dem Gebläse 6 austretende
Gasmedium 8 wird durch den Wärmetauscher 7 zum elektrischen
Entladungsabschnitt 2 geführt.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Laseroszillator ist es aus verschiedenen
Gründen
unvermeidbar, dass teilchenförmige
Fremdsubstanz, wie Staub, in das in dem Kreisweg strömende Gasmedium 8 eingemischt
wird. Bei der Erhaltung und Produktion von Staub durch Abrieb von
Teilen bei Betrieb des Gerätes
kann man beispielsweise diese Ursachen kaum vollständig eliminieren.
Sobald teilchenförmige Fremdsubstanz
in das Gasmedium 8 gemischt wird, zirkuliert die teilchenförmige Fremdsubstanz
in dem Laseroszillator mit dem Gasmedium 8, ohne dass es eliminiert
wird und wird durch optische Bauteile, wie den hinteren Spiegel 3 und
den Ausgangsspiegel 4, festgehalten, so dass der Ausgang
des Laseroszillators gesenkt wird und die optischen Bauteile verschlechtert
werden.
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Wird
der Ausgang der Laserleistung gesenkt, muss man daher die Spiegel 3 und 4 säubern, indem
der Laseroszillator auseinandergebaut wird, was Fachkönnen und
erhebliche Zeit braucht, damit die optische Achse der Spiegel 3 und 4,
die den Laseroszillator ausmachen, beim Wiederzusammensetzen der
Spiegel 3 und 4 eingestellt wird. Bei einem Laseroszillator
mit hoher Leistung können
die Spiegel 3 und 4 mit der festgehaltenen Fremdsubstanz
einen Wärmebruch
durch einen lokalen Temperaturanstieg erleiden, wenn sie mit dem
Laserstrahl bestrahlt werden. Dann müssen die Spiegel durch neue
ersetzt werden, was wiederum die Arbeit und die Wartungskosten steigert.
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US-A-5,537,326
offenbart ein System zur Herstellung von Teilen für funktionelle
Geräte.
Ein erörtertes
funktionelles Gerät
ist ein Cyclon für
die Trennung von Teilchensubstanz von einem Gas. Der Cyclon umfasst
einen oberen zylindrischen Abschnitt und einen unteren konischen
Abschnitt. Das Gas, das die Teilchensubstanz enthält, tritt
in den Bereich des oberen Abschnitts ein und strömt in einem ersten zylindrischen
Muster nach unten. Das Gas strömt dann
in einem zweiten zylindrischen Muster, das sich innerhalb des ersten
befindet, nach oben. Die erzeugten Zentrifugalkräfte, bewirken aufgrund der
zylindrischen Flussmuster, dass die Teilchen in dem Gas gegen die
Innenwand des Separators gepresst werden. Die Teilchen fallen nach
unten zum Boden des unteren konischen Abschnitts. Es gibt einen
Auslass am Boden des unteren konischen Abschnitts, durch den die
Teilchen den Separator verlassen. Der Auslass kann entweder permanent
offen sein oder abwechselnd geöffnet
und geschlossen werden.
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GB-1,578,844
offenbart einen dynamischen Gaslaser, der eine Brennkammer hat,
in der heiße Verbrennungsgase
produziert werden, die das Lasergas ausmachen. Es wird erwähnt, dass
ein Staubtrenner in der Brennkammer zugegen sein kann. Die Verwendung
eines in dem zirkulierenden Weg des Lasergases vorhandenen Spiralströmungs-Staubsammelmechanismus
wird nicht vorgeschlagen.
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US-A-4,573,162
betrifft einen schnellen axialen Strömungsgastransport-Laser mit
einem Endladerohr. Die Erfindung bezweckt die Steigerung des Laserausgangs,
während
die gleichen Dimensionen aufrecht erhalten werden. Die Aufgabe der
Erfindung wird erzielt durch Bereitstellen einer Entladungsröhre, durch
die Lasergas strömt,
mit einer unregelmäßigen Vergrößerung des
Querschnitts. Die Verwendung eines Staubtrenners mit dem Gaslasergerät wird nicht
in Betracht gezogen.
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EP-A-0,324,034
beschreibt einen Gaslaser zum Erzeugen von Laseroszillation durch
Rundführen
eines Lasergases. Der Gaslaser umfasst eine Gaszufuhr-Vorrichtung,
ein Gaszufuhrventil, eine Auslassvorrichtung zum Ablassen des Lasergases
in eine Entladungsröhre,
einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in der Entladungsröhre und
eine Gasdruck-Steuervorrichtung zum Steuern des Ventils auf der
Basis von Information aus dem Drucksensor. Wird der Laser gestoppt,
kommt es zu einem Druckabfall in der Entladungsröhre. Dies wird durch den Drucksensor
erfasst, und in Reaktion auf diesen Druckabfall wird das Ventil
geöffnet
und die Entladungsröhre
wird mit Gas auf einen spezifischen Druck gefüllt.
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JP 63 133585A betrifft
ein Gerät
zum Stabilisieren des Gasdrucks in einer Gaslaservorrichtung. Der
Gasdruck wird durch die Gaszufuhr und die Gasentladung gesteuert.
Dies erfolgt durch Vergleich des Gasdrucks in dem Entladerohr mit
einem Referenzdruck und Übertragung
eines Signals an Magnet-Ventile auf der Basis dieses Ergebnisses.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Laseroszillators
mit einer höheren
Verlässlichkeit,
indem die Verunreinigung optischer Bauteile, wie Spiegel, reduziert
wird und indem weniger Wartung oder Reinigung der optischen Bauteile
erforderlich ist.
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Ein
erfindungsgemäßer Laseroszillator
hat der Definition von Anspruch 1 zufolge einen Kreisweg zum Rundführen des
Gaslasermediums, das einem Laserpumpen unterworfen wird. Der Laseroszillator umfasst
einen Spiralströmungsabschnitt,
der in dem Kreisweg zum Erzeugen einer Spiralströmung des Gaslasermediums bereitgestellt
wird, so dass die in dem Gasmedium enthaltene teilchenförmige Fremdsubstanz
durch die im Spiralstrom erzeugte Zentrifugalkraft getrennt wird;
und einen Staubsammelabschnitt, der in der Nähe des Spiralströmungsabschnitts
angeordnet ist zum Sammeln der getrennten teilchenförmigen Fremdsubstanz
durch Ablagerung.
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Der
Laseroszillator kann zudem ein Stellgerät umfassen, mit dem der Druck
des in dem Kreisweg strömenden
Gaslasermediums entsprechend dem Durchmesser und/oder der Masse
der teilchenförmigen
Fremdsubstanz eingestellt wird, die getrennt und gesammelt werden
soll.
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Der
Spiralströmungsabschnitt
kann einen zylindrischen Körper
und ein Innenrohr aufweisen, das im Wesentlichen koaxial zum zylindrischen
Körper angeordnet
ist, so dass die Spiralströmung
des Gaslasermediums erzeugt wird.
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Das
Innenrohr kann zentral in einem Querschnitt senkrecht zur Achse
des zylindrischen Körpers
am Endabschnitt des Spiralströmungsabschnitts
eine Einlassöffnung
zum Einbringen des Gaslasermediums aufweisen.
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Der
Staubsammelabschnitt kann unter dem Spiralströmungsabschnitt oder seitlich
neben dem Spiralströmungsabschnitt
angeordnet sein.
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Ein
Schlitz kann zwischen dem Spiralströmungsabschnitt und dem Staubsammelabschnitt ausgebildet
sein, so dass die getrennte teilchenförmige Fremdsubstanz in den
Staubsammelabschnitt mitgenommen wird.
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Der
Schlitz kann an einer Außenposition
in dem Spiralströmungsabschnitt
geformt sein, und kann im Wesentlichen senkrecht zur Spiralströmung des
Gaslasermediums im Spiralströmungsabschnitt gebildet
sein.
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Erfindungsgemäß kann die
in dem Gaslasermedium enthaltene teilchenförmige Fremdsubstanz durch die
im Spiralstrom des Gaslasermedium erzeugte Zentrifugalkraft getrennt
und gesammelt werden, so dass die Dispersion der Fremdsubstanz in
einem Laserresonator eines Laseroszillators mittels Lasermedium
von Fluidgas verhindert wird. Dadurch kann verhindert werden, dass
die optischen Bauteile durch die teilchenförmige Fremdsubstanz in dem Gaslasermedium
verunreinigt werden, so dass die Lebensdauer der optischen Bestandteile
verlängert wird,
und die Reduktion des Laserausgangs vermieden wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1,
ein schematisches Diagramm, eine Anordnung eines herkömmlichen
Laseroszillators mittels Lasermedium eines Fluidgases;
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2,
ein schematisches Diagramm, eine Anordnung eines Laseroszillators
gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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3a einen
horizontalen Querschnitt eines Spiralströmungs-Staubsammlers entlang
der Linie III-III in der 5b zur
Verwendung in dem in 2 gezeigten Laseroszillator;
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3b einen
vertikalen Querschnitt des Staubsammlers;
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4,
ein schematisches Diagramm, eine Anordnung eines Laseroszillators
gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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5a einen
vertikalen Querschnitt eines Spiralströmungs-Staubsammlers entlang
der Linie V-V in 5b zur Verwendung in dem in 4 gezeigten
Laseroszillator;
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5b einen
vertikalen Querschnitt des Staubsammlers senkrecht zum Querschnitt
der 5a;
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6a einen
vertikalen Querschnitt eines weiteren Spiral-Staubsammlers längs der
Linie VI-VI in 6b zur Verwendung in dem in 4 gezeigten Laseroszillator;
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6b einen
vertikalen Querschnitt des Staubsammlers senkrecht zum Querschnitt
der 6a;
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Die 2 zeigt
schematisch eine Anordnung eines Laseroszillators gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform.
In der folgenden Beschreibung wird einem Element des Laseroszillators
mit der gleichen oder einer äquivalenten
Funktion die gleiche Bezugszahl zugeordnet.
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Ein
elektrischer Entladungsabschnitt 2, der von elektrischen
Entladungsröhren 2a, 2b aufgebaut wird,
welche von den elektrischen Entladungs-Stromquellen 1a, 1b betrieben
werden, ist zwischen einem hinteren Spiegel 3 und einem
Ausgangsspiegel 4 angeordnet, der einen optischen Resonator
ausmacht. Die Spiegel 3 und 4 werden von einem
Haltemechanismus (nicht gezeigt) gehalten. Der elektrische Entladungsabschnitt 2 ist
in einem Kreisweg, einschließlich
der Wärmetauscher 5, 7 und
einem Gebläse 6 eingebaut,
durch das Gasmedium 8 mit einer hohen Geschwindigkeit strömt.
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Die
elektrischen Entladungs-Stromquellen 1a, 1b werden
so gestartet, dass elektrische Entladungen in den elektrischen Entladungsröhren 2a, 2b erzeugt
werden, so dass das Gasmedium 8 gepumpt wird, und so ein
Laserstrahl in dem optischen Resonator erzeugt wird. Das Gasmedium 8,
das durch die elektrische Entladung auf eine hohe Temperatur erwärmt wird,
wird durch den Wärmetauscher 5 vor dem
Gebläse 6 gekühlt und
in das Gebläse 6 gezogen.
Das Gebläse 6 bläst das Gasmedium 8 unter Druck
zu einer Auslassseite. Das aus dem Gebläse 6 entlassene Gasmedium 8 wird
durch den Wärmetauscher 7 zu
dem elektrischen Entladungsabschnitt 2 geführt.
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Der
Kreisweg ist an der stromabwärts
befindlichen Seite des Wärmetauschers 7 gegabelt,
und das Gasmedium 8, das von dem Gebläse 6 entlassen wird,
strömt
durch Spiralströmungs-Sammelmechanismen 18A, 18B,
die sich in dem gegabelten Weg stromabwärts des Wärmetauschers 7 befinden.
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Der
Staubsammelmechanismus 18A hat die in den 3a und 3b gezeigte
Struktur. Der andere Staubsammelmechanismus 18B hat im
Wesentlichen die gleiche Struktur und Funktion wie der Staubsammelmechanismus 18A,
außer
dass der Staubsammelmechanismus 18B eine spiegelsymmetrische
Struktur zum Staubsammelmechanismus 18A aufgrund von Unterschieden
in den Anordnungen der Einlässe
und Auslässe
des Gasmediums 8 hat.
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In
Bezug auf einen in 3b gezeigten vertikalen Querschnitt
des Staubsammelmechanismus 18A ist ein zylindrischer Körper 12 des
Spiralströmungs-Sammelmechanismus 18A derart
vertikal angeordnet, dass eine Spiralströmung des Gasmediums 8 von
einer Oberseite zu einer Unterseite in einer Spiralströmungskammer 19 erzeugt
wird, die sich in dem zylindrischen Körper 12 befindet.
Der andere Staubsammelmechanismus 18B ist ebenfalls so
aufgebaut, dass eine Spiralströmung
des Gasmediums 8 von einer Oberseite zu einer Unterseite
in einer Spiralströmungskammer
erzeugt wird, die in dem Staubsammelmechanismus herausgearbeitet
ist.
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Ein
Einlassrohr 11 ist horizontal so angeordnet, dass es an
einen oberen Abschnitt des zylindrischen Körpers 12 angeschlossen
werden soll, so dass eine horizontale Achse des Einlassrohrs 11 von einer
vertikalen Achse des zylindrischen Körpers 12 versetzt
ist. Im Inneren des zylindrischen Körpers 12 ist ein inneres
Rohr 13 im Wesentlichen koaxial zum zylindrischen Körper 12 angeordnet,
so dass eine Spiralströmungskammer 19 in
dem zylindrischen Körper 12 ausgebildet
wird. Das innere Rohr 13 ist durchgehend mit einem auf
dem zylindrischen Körper 12 angeordneten
Auslassrohr 14 verbunden. Das innere Rohr 13 hat
einen kleineren Durchmesser als der zylindrische Körper 12 und
hat am unteren Ende eine Einlassöffnung 13a.
Da das innere Rohr 13 im Wesentlichen koaxial zum zylindrischen
Körper 12 angeordnet
ist, wird die Einlassöffnung 13a zentral
in einem Querschnitt senkrecht zur Achse des zylindrischen Körpers 12 positioniert.
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Eine
Staubkammer 17, die als Staubsammelabschnitt zum Sammeln
von Fremdsubstanz 16 durch Abscheidung funktioniert, befindet
sich unter der Spiralströmungskammer 19.
Ein Schlitz 15 befindet sich am Boden der Spiralströmungskammer 19 zum
Mitnehmen von Fremdsubstanz 16 in die Staubkammer 17.
Das Gasmedium 8, das teilchenförmige Fremdsubstanz 16,
wie Staub, enthält,
die durch das Einlassrohr 11 eingebracht wird, strömt spiralig
von der Oberseite zur Unterseite in der Spiralströmungskammer
um das Innenrohr 13, wie durch die Pfeile in den 3a und 3b gezeigt.
In der Spiral-Abwärtsströmung des
Gasmediums 8 wird die teilchenförmige Fremdsubstanz 16,
deren relative Dichte größer als
bei dem Gasmedium 8 ist, durch Zentrifugalkraft von dem
Gasmedium 8 getrennt, und sie sammelt sich am unteren und
radial-peripheren Abschnitt in der Spiralströmungskammer 19 an.
Die angesammelte Fremdsubstanz 16 fällt durch den Schlitz 15 in
die Staubkammer 17 nach unten und lagert sich dort ab.
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Da
der Schlitz 15 an einer radial peripheren Position zwischen
der Spiralströmungskammer 19 und
der Staubkammer 17 ausgebildet ist und radial des Zylinderkörpers 12 und
somit senkrecht zur Richtung der Umfangsströmung des Gasmediums verläuft, fällt die
angesammelte Fremdsubstanz 16 effizient nach unten in die
Staubkammer 17 und das Gasmedium 8 strömt nicht
in die Kammer 17, selbst wenn das Gasmedium 8 mit
hoher Geschwindigkeit strömt.
Somit kehrt die Fremdsubstanz 16 nach dem Auffangen und
Abscheiden in der Staubkammer 17 kaum in den Strom des
Gasmediums 8 zurück,
indem sie dort neuerlich verteilt wird. Das Gasmedium 8 mit der
entfernten Fremdsubstanz wird in das innere Rohr 13 aus
der Einlassöffnung 13a eingebracht
und zum Auslassrohr 14 geleitet, so dass es zum elektrischen
Entladungsabschnitt 2 geleitet wird. Die Stelle der Einlassöffnung 13a des
inneren Rohrs 13 um die zentrale vertikale Achse des zylindrischen
Körpers 12 eignet
sich vorteilhaft zur Unterdrückung
des Auszugs der Fremdsubstanz 8, die sich zentrifugal in
der Spiralströmungskammer 19 im
inneren Rohr 13 angesammelt hat, bevor sie in die Staubkammer 17 fällt.
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4 zeigt
schematisch eine Anordnung eines Laseroszillators gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Der
Laseroszillator dieser Ausführungsform hat
statt der beiden Spiralströmungs-Staubsammelmechanismen 18A und 18B die
gleiche Struktur wie der in der 2 gezeigte
Laseroszillator, außer
dass ein einzelner Spiralfluss-Staubsammelmechanismus 18 im
Kreisweg des Gasmediums 8 stromabwärts des Wärmetauschers 7 angeordnet
ist, bevor sich der zirkulierende Weg gabelt. Die vertikalen Querschnitte des
Staubsammelmechanismus 18 senkrecht zueinander sind in
den 5a und 5b gezeigt.
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In
den 5a und 5b ist
der zylindrische Körper 12 horizontal
angeordnet, so dass eine Spiralströmung des Gasmediums 8 um
eine horizontale Achse des zylindrischen Körpers 12 angeordnet ist.
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Das
Einlassrohr 11 ist vertikal so angeordnet, dass es an einen
linken Endabschnitt des zylindrischen Körpers 12 in 5a angeschlossen
ist, dass eine vertikale Achse des Einlassrohrs 11 von
einer horizontalen Achse des zylindrischen Körpers 12 versetzt
ist. Im Inneren des zylindrischen Körpers 12 ist ein inneres
Rohr 13 im Wesentlichen koaxial zum zylindrischen Körper 12 angeordnet,
so dass eine Spiralströmungskammer 19 in
dem zylindrischen Körper 12 ausgebildet
wird. Das innere Rohr 13 ist durchgehend an ein Auslassrohr 14 angeschlossen,
das außerhalb
des zylindrischen Körpers 12 befestigt
ist. Das innere Rohr 13 hat einen kleineren Durchmesser als
der zylindrische Körper 12,
und es hat am rechten Ende eine Einlassöffnung 13a in 5b.
Da das innere Rohr 13 im Wesentlichen koaxial zum zylindrischen
Körper 12 angeordnet
ist, ist die Einlassöffnung 13a zentral
in einem Querschnitt senkrecht zur Achse des zylindrischen Körpers 12 positioniert.
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Die
Staubkammer 17, die als Staubsammelabschnitt zum Sammeln
von Fremdsubstanz 16 durch Ablagerung funktioniert, ist
unter der Spiralströmungskammer 19 bereitgestellt.
Ein Schlitz 15 befindet sich am Boden der Spiralströmungskammer 19 und
nimmt Fremdsubstanz 16 in die Staubkammer 17 mit.
Das Gasmedium 8, das die durch das Einlassrohr 11 eingebrachte
teilchenförmige
Fremdsubstanz 16 enthält,
strömt
spiralförmig
von der linken zur rechten Seite in der Spiralströmungskammer 19 um
das innere Rohr 13, wie in den 5a und 5b gezeigt.
In der horizontalen Spiralströmung des
Gasmediums 8 wird die teilchenförmige Fremdsubstanz 16 von
dem Gasmedium 8 durch Zentrifugalkraft getrennt und sammelt
sich am radial-peripheren Abschnitt der Strömungskammer 19 an.
Die angesammelte Fremdsubstanz fällt
durch den Schlitz 15 in die Staubkammer 17, so
dass sie abgeschieden werden kann.
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Da
der Schlitz 15 zwischen der Spiralströmungskammer 19 und
der Staubkammer 17 so geformt ist, dass er parallel zur
horizontalen Achse des zylindrischen Körpers 12 und somit
senkrecht zu einer Richtung der Umlaufströmung des Gasmediums verläuft, fällt die
angesammelte Fremdsubstanz 16 effizient nach unten in die
Staubkammer 17, und das Gasmedium 8 fließt nicht
in die Kammer 17, selbst wenn das Gasmedium 8 mit
einer hohen Geschwindigkeit strömt.
Somit kehrt die Fremdsubstanz 16, sobald sie in der Staubkammer 17 gesammelt
und abgeschieden wurde, kaum zum Strom des Gasmediums 8 zurück. Das
Gasmedium 8 mit der entfernten Fremdsubstanz wird in das
innere Rohr 13 von der Einlassöffnung 13a eingebracht
und zum Auslassrohr 14 gespeist, so dass es in den elektrischen
Entladungsabschnitt 2 geleitet wird. Die Stelle der Einlassöffnung 13a des
inneren Rohrs 13 nahe der zentralen horizontalen Achse
des zylindrischen Körpers 12 unterdrückt vorteilhafterweise
das Wegziehen der angesammelten Fremdsubstanz 8 zentrifugal
in der Spiralströmungskammer 19 in
das innere Rohr 13, bevor sie in die Staubkammer 17 fällt.
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Die 6a und 6b zeigen
ein weiteres Beispiel für
den Spiralströmungs-Staubsammelmechanismus
zur Verwendung in dem in 4 gezeigten Laseroszillator.
Ein in den 6a und 6b gezeigter
Spiralströmungs-Staubsammelmechanismus 18' unterscheidet
sich von dem in den 5a und 5b gezeigten
Spiralströmungs-Staubsammelmechanismus 18 hinsichtlich
der Anordnung der Staubkammer und des Schlitzes. 6a und 6b zeigen
vertikale Querschnitte des Staubsammelmechanismus 18' senkrecht zu
einander.
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Wie
in der 6b gezeigt befindet sich die Staubkammer 17 seitlich
neben der Spiralströmungskammer 19 an
der stromabwärts
gelegenen Seite, beispielsweise an der rechten Seite in der 6b, der
Spiralströmungskammer 19.
Der Schlitz 15 befindet sich an einem oberen Abschnitt
des rechten Endes der Spiralströmungskammer 19,
so dass die Fremdsubstanz 16 in die Staubkammer 17 mitgenommen
wird. Das Gasmedium 8, das die Fremdsubstanz 16 enthält, die
durch das Einlassrohr 11 eingebracht wird, strömt spiralförmig von
der linken Seite zur rechten Seite in der Spiralströmungskammer 19 um
dass Innenrohr 13, wie in den 6a und
b durch Pfeile gezeigt ist. In der horizontalen Spiralströmung des
Gasmediums 8 wird die teilchenförmige Fremdsubstanz von dem
Gasmedium 8 durch Zentrifugalkraft getrennt, so dass sie
sich am radial-peripheren Abschnitt der Spiralströmungskammer 19 ansammeln.
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Die
Spiralströmung
des Gasmediums 8 ändert
unmittelbar vor dem Einbringen in das Innenrohr 13 rasch
ihre Richtung. Das Gasmedium 8, das die Fremdsubstanz 16 enthält, ändert seinen
Zustand von einem Zustand mit einem Moment in einer Richtung von
der linken Seite zur rechten Seite bis zu einem Zustand, bei dem
das Moment in einer Richtung von der rechten Seite zur linken Seite
verläuft.
Da die Fremdsubstanz 6 eine relative Dichte hat, die größer ist
als die des Gasmediums 8, und somit eine größere Trägheit besitzt,
wird in diesem Übergang
der Strömungsrichtung
ein Großteil
der Fremdsubstanz 6 von dem Gasmedium 8 getrennt
und in die Staubkammer 17 eingebracht, so dass diese durch
den Schlitz 15 abgeschieden wird.
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Da
sich der Schlitz 15 an einer radial-peripheren Position
zwischen der Spiralströmungskammer 19 und
der Staubkammer 17 befindet und er sich radial des zylindrischen
Körpers 12 und
somit im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung der Umfangsströmung des
Gasmediums erstreckt, wird die angesammelte Fremdsubstanz 16 effizient
in die Staubkammer 17 mitgenommen, und das Gasmedium 8 fließt nicht
in die Kammer 17, selbst wenn das Gasmedium 8 mit
hoher Geschwindigkeit strömt.
Somit kehrt die Fremdsubstanz 16, sobald sie gesammelt und
in der Staubkammer 17 abgelagert wurde, kaum in den Strom
des Gasmediums 8 zurück.
Das Gasmedium 8 mit der entfernten Fremdsubstanz wird in das
innere Rohr 13 von der Einlassöffnung 13a eingebracht
und zum Auslassrohr 14 gespeist, so dass es zum elektrischen
Entladungsabschnitt 2 geleitet wird. Die Stelle der Einlassöffnung 13a des
inneren Rohrs 13 um die zentrale horizontale Achse des
zylindrischen Körpers 12 eignet
sich vorteilhaft zur Unterdrückung
des Auszugs der Fremdsubstanz 8, die sich zentrifugal in
der Spiralströmungskammer 19 ansammelt,
in das innere Rohr 13, bevor sie in die Staubkammer 17 mitgenommen
wird.
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Eine
Einstellung des Drucks des Gasmediums 2 in dem Kreisweg
zur Erzeugung der Spiralströmung
wird beschrieben. Im Stand der Technik ist bekannt, dass das Gebläse 6 eine
Funktion zum Einstellen eines Blasdrucks des Gasmediums hat (beispielsweise
eine Einstellung durch eine Druck-Stell-Skala, ein manuelles Betätigen von
Tasten auf einer Steuerkonsole). Vorzugsweise wird der Blasdruck
des Gasmediums in Bezug auf den Durchmesser und/oder die Masse der
Fremdsubstanz, die getrennt und zur Entfernung gesammelt werden
soll, eingestellt. Die Einstellung kann erfolgen, während der
Laseroszillator gestoppt wird, beispielsweise vor dem Betriebsstart.
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Wird
der Blasdruck des Gasmediums insbesondere höher eingestellt, wird die Strömungsgeschwindigkeit
des Gasmediums erhöht,
so dass eine schwere Fremdsubstanz oder eine Fremdsubstanz mit einem
relativ großen
Durchmesser effizient abgetrennt wird. Zur effizienten Trennung
einer leichten Fremdsubstanz oder einer Fremdsubstanz mit einem relativ
kleinen Durchmesser wird dagegen der Blasdruck des Gasmediums niedriger
eingestellt, damit die Strömungsgeschwindigkeit
des Gasmediums verringert wird. Daher wird vorher eine Anzahl von Graden,
beispielsweise drei Grade des Blasdrucks eingestellt, und das Gasmedium
wird in den jeweiligen Blasdruckgraden bei den jeweils festgelegten Zeiträumen ohne
Laseroszillation rundgeführt,
so dass die Fremdsubstanz mit verschiedenen Durchmessern und Massen
aus dem Gasmedium effizient entfernt wird.
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Erfindungsgemäß wird in
dem Gasmedium enthaltene teilchenförmige Fremdsubstanz, wie Staub,
effizient entfernt und aus dem Gasmedium gesammelt, indem ein Spiralströmungsweg
bereitgestellt wird, durch den das Gasmedium spiralförmig in den
Kreisweg des Gasmediums eines Laseroszillators strömt. Somit
wird die teilchenförmige
Fremdsubstanz, die durch optische Bauteile, wie Spiegel des Laseroszillators,
eingefangen wird, in dem Laseroszillator stark reduziert, so dass
die Reduktion der Ausgangsleistung des Laseroszillators und die
Beschädigung
der optischen Bauteile verhindert oder reduziert werden, damit man
einen Laseroszillator mit hoher Verlässlichkeit erhält, der
weniger Wartung oder Reinigung der optischen Komponenten erfordert.