ES2237197T3 - Pared de proteccion contra radiacion laser. - Google Patents

Abstract

Pared de protección contra radiación láser, que está formada al menos por una pared de chapa metálica tratada en su superficie (W1 ¿ W6, S1, S2; W1*, W2*) de metal ligero anodizado o cromado, caracterizada porque la pared presenta barras perfiladas de extrusión de metal ligero (S1, S2) de pared delgada, que están formadas por muchas paredes internas delgadas con varias estructuras interiores (I1 ¿ I4) apiladas, de pared delgada, anguladas, con espacios huecos dispuestos entre medias.

Description

Pared de protección contra radiación láser.

La invención se refiere a una pared de protección contra radiación láser, que está formada al menos por una pared de chapa metálica tratada en su superficie de metal ligero anodizado o cromado.

Por el documento DE 19629037C1 se conocen paredes de protección contra radiación láser que sirven para un apantallamiento de estaciones de trabajo con láser, en particular de láseres de potencia elevada para el mecanizado de metal, estando formadas las paredes de protección por chapas de metal planas sujetas distanciadas paralelamente entre sí, cuya superficie opuesta al láser, respectivamente, está provista de una capa de absorción de luz. Para la sujeción de las chapas sirve una construcción de marco dentro de la que están conformadas las chapas de modo autoportante, lo cual, dependiendo del tamaño de la pared, condiciona un grosor de chapa considerable. Los experimentos han mostrado que la capa de pintura absorbente, en particular también capa de grafito, apenas representa un impedimento digno de mención para un rayo láser.

Adicionalmente, por el documento US 4.659.902 se conoce usar una placa de chapa de metal ligero de aluminio anodizado negro como protección contra la radiación láser. El ennegrecimiento ha de servir para la absorción del radiador láser, y el aluminio actúa como disipador térmico.

El objetivo de la invención es dar a conocer una pared de protección contra la radiación láser fundamentalmente más efectiva, manteniendo el grosor de material o con un grosor más reducido.

La solución radica en que la pared presenta barras perfiladas de extrusión de metal ligero de pared delgada, que están formadas por muchas paredes interiores delgadas con varias estructuras interiores apiladas, de pared delgada, anguladas, con espacios huecos dispuestos entre medias.

En las reivindicaciones subordinadas están indicadas configuraciones ventajosas.

Numerosos experimentos han mostrado, sorprendentemente, que una capa anodizada o una capa cromada sobre una pieza de metal ligero traen consigo un incremento considerable del tiempo de quemado y de fusión de un rayo láser, y en caso de un rayo láser débil, o debilitado por medio de dispersión, evita completamente una penetración del rayo. Además, una capa anodizada en el lado de salida incrementa la dispersión de un rayo láser que pase a través de ella, de manera que su potencia de penetración en una pared posterior está debilitada correspondientemente.

Preferentemente se conforma una construcción de marco, en la que las barras perfiladas de extrusión de metal ligero comprenden paredes de chapa metálicas y/o las apoyan lateralmente. Se ha mostrado como algo idóneo que en los espacios huecos se puedan insertar elementos de unión, que se sujetan con retención de forma separable si las paredes exteriores presentan ranuras que se extiendan hacia el interior. Preferentemente, estas ranuras están provistas en todos los lados, de manera que también se pueden conformar esquinas de paredes de chapa de muchas capas en las barras perfiladas.

Adicionalmente se da a conocer una construcción de pared que es más sencilla y se puede ajustar de modo variable a diferentes campos de trabajo.

Esta pared está conformada a partir de barras perfiladas de metal ligero extruídas dispuestas en fila una junto a otra, de las que una pared o al menos una pared parcial pasante está compuesta por barras perfiladas huecas de metal ligero dispuestas en fila según la invención.

Numerosos experimentos ha acreditado que apenas se produce una debilitación de la intensidad de radiación específica de la superficie en el interior de una chapa, sino que se produce, en particular, en el lado de salida, respectivamente, de una pared de chapa taladrada a través de un ensanchamiento divergente del rayo.

En particular, cuando la pared de protección se ha de disponer cerca del foco del láser, donde, por ejemplo, un láser de 4 kW tiene un diámetro de 0,4 mm, se puede emplear la nueva pared de protección con éxito. En caso de que se realice únicamente una pared parcial a partir de los elementos perfilados huecos, y se ponteen sus regiones de juntura, entonces por medio de las estructuras interiores anguladas se producen en cada dirección cuatro o más paredes, a través de las que se dispersa un rayo penetrante, respectivamente, en el lado de salida, hasta que esté debilitado hasta tal punto que ya no tenga ninguna fuerza de penetración.

Las barras perfiladas huecas individuales y las barras perfiladas planas se juntan en caso de que sea necesario cubriendo las juntas. En caso de que sea necesario, se pueden disponer varias capas de barras perfiladas huecas una tras otra, y las superficies exteriores se revisten de placas de perfil plano.

Los elementos perfilados individuales están provistos de juntas que se extienden hacia el interior, que están dispuestas respectivamente una frente a otra cuando los elementos perfilados están dispuestos uno junto a otro o bien desplazados uno tras otro. En las juntas se introducen entonces las tiras perfiladas elásticas por unión positiva cuando se haya de establecer una unión. Las tiras perfiladas elásticas también pueden estar moldeadas, estando la ranura y el resorte conformados de modo complementario entre ellos, lo que permite una colocación en fila y una disposición de capas una tras otra sin problemas.

Las barras perfiladas planas exteriores están provistas, preferentemente, de tiras elásticas de expansión, que son introducidas a presión en las ranuras de las barras perfiladas huecas, y se enganchan allí de forma separable.

También entre la barra perfilada plana y la barra perfilada hueca está conformado un espacio intermedio que provoca una dispersión de los rayos, ya que en el perfil plano, por un lado, está conformado, respectivamente, un distanciador que se apoya en el perfil hueco.

Los perfiles huecos individuales son en esencia preferentemente rectangulares en su exterior, y presentan una relación de lados de 1 a 2, de manera que se puede realizar sin perfiles especiales una construcción de pared entrelazada también con esquinas de la pared en ángulo recto con un grosor total constante. Este modo de construcción se sustenta porque las ranuras tienen en los lados de perfil cortos la misma distancia respecto a la esquina que las ranuras en los lados longitudinales del perfil.

A partir de las figuras 1 a 4 se describen configuraciones ventajosas.

Fig. 1 muestra una sección transversal a través de una construcción de pared conforme a la invención en una región de esquina con las paredes mostradas recortadas;

Fig. 2 muestra una construcción de capas compuestas por una pared que no pertenece a la invención;

Fig. 3 muestra una construcción de láminas de una pared que no pertenece a la invención;

Fig. 4 muestra una construcción de pared modular conforme a la invención de material perfilado.

La construcción de la pared de protección contra la radiación láser según la Figura 1 está formada por soportes de metal ligero S1, S2 anodizados que también pueden estar unidos por medio de una o varias vigas de unión transversales del mismo tipo a modo de marco -no representado-, y por una o varias paredes W1-W4 insertadas entre éstas hechas de chapa de metal ligero anodizada. Su grosor está determinado, por un lado, por medio de la estabilidad necesaria de la pared, así como también por medio de la conducción del calor requerida, que ha de ser suficiente para transportar lateralmente el calor absorbido a través de la capa anodizada de elevado punto de fusión por un rayo láser incidente de la intensidad máxima que ha de ser apantallada, de manera que no se alcance el punto de fusión de la capa anodizada ni el punto de evaporación del metal ligero. La estabilidad mecánica de la chapa se puede incrementar de modo conocido por medio de un perfilado a modo de chapa ondulada, que no está representado.

En los casos en los que sólo se ha de apantallar un rayo láser de potencia débil específico de una superficie, por ejemplo, en el caso de una gran distancia de la pared respecto al punto focal, donde el rayo ya presenta un múltiplo del diámetro del punto focal, es suficiente una pared de chapa W1. En caso de potencias de radiación específicas más elevadas, se emplean una o varias paredes W2-W4 adicionales.

Los soportes S1, S2 presentan en todos los lados ranuras longitudinales N1-N6 que se abren hacia el interior, en las que están sujetos listones de apriete K1-K5 de modo que producen un enganche que se puede separar, que sujetan las chapas de pared W1-W6 a los soportes por medio de una unión no positiva.

Los soportes S1, S2 son preferentemente barras perfiladas de extrusión de pared delgada de sección transversal rectangular, siendo la relación de lados preferentemente par, por ejemplo de dos a uno, y estando dispuestas de modo correspondientes las ranuras N1-N6, pudiendo también construir con el mismo modo de construcción paredes de una o varias capas alrededor de una esquina de soporte de la misma manera.

Las piezas de apriete K1, K2, K3 son fundamentalmente productos de extrusión en tiras de metal ligero anodizado o cromado plano, cuya anchura se corresponde aproximadamente con la anchura del lado estrecho de un soporte S1. Las piezas de apriete presentan un resorte F1 en forma de gancho que se extiende a ambos lados, que se engancha de forma separable en la ranura N1, N3, N5. Las tiras laterales planas cubren las zonas del borde de las chapas de la pared que están en contacto con el soporte en el exterior.

Para la sujeción de las chapas de pared W3, W4 interiores sirven listones de apriete K4, K5 con forma de estribo en su sección transversal, que son insertados antes de la colocación de las chapas de pared W3, W4, W6 en la ranura N2, N6, y que inmovilizan lateralmente respecto a la pared de la ranura una chapa de pared W3, W4, W6, respectivamente, o bien inmovilizan en el interior entre los brazos del estribo una chapa de pared.

También los listones de apriete K1-K5 están fabricados preferentemente a partir de productos de extrusión de metal ligero anodizados.

En los soportes S1, S2, los nervios transversales de muchas capas, junto con los espacios intermedios dispuestos entre ellos, también por medio de sus capas anodizadas, ofrecen una garantía de que también a través de estos no se puede desviar ningún rayo láser de la pared de protección. El número de las paredes de chapa W1-W4; W5, W6 dispuestas en ángulo, se elige de modo diferente, por ejemplo, de lo que está permitido cuando éstas tienen una distancia diferente respecto al foco del rayo láser, y con ello, la potencia de radiación específica que se ha de apantallar es diferente.

La Figura 2 muestra, con la pared de cubierta retirada parcialmente, una pared compuesta de tres capas estable de por sí de metal ligero anodizado o cromado, en la que entre dos paredes de cierre planas WA1, WA2 está introducida y soldada una pared intermedia WW ondulada.

La Figura 3 muestra en una forma recortada, parcialmente seccionada, otra variante de una pared de metal ligero autoportante, en la que las tiras de láminas L1, L2, L3 de forma ondulada están dispuestas de modo paralelo entre ellas entre paredes de cierre WA1*, WA2* planas. Estas piezas de la pared se pueden colocar en fila una junto a otra como se desee.

La Figura 4 muestra en una sección transversal a través de las barras perfiladas de una sección de una pared de protección contra radiación láser, que también es suficiente para cumplir con requerimientos extremos. Está compuesta por tres paredes de protección parciales T1-T3 dispuestas directamente una tras otra hechas de barras perfiladas huecas LK1-LK6 estructuradas internamente del mismo modo hechas de metal ligero extrusionado, y provistas en el lado exterior, respectivamente, de paredes W1*, W2* de barras perfiladas LW1, LW2 fundamentalmente planas.

En las barras perfiladas huecas LK1 están conformadas paredes interiores I1-I4 anguladas delgadas con diferentes posiciones oblicuas, de manera que se conforman entre estos espacios huecos H1-H6 de diferente forma.

Las juntas FG1-FG4 entre las barras perfiladas huecas LK1-LK6 están dispuestas desplazadas entre ellas, respectivamente, en la dirección transversal de las tres paredes parciales T1-T3 así como respecto a las barras perfiladas planas (LW1, LW2).

Tal y como se muestra en una región parcial, las regiones de las paredes WB1-WB6 de las barras perfiladas LK6 están provistas en el lado longitudinal de ranuras N1*-N6*, que están situadas paralelas una respecto a otra de modo adecuado respecto a las ranuras o resortes F1, F2 de las regiones contiguas de la pared WB1*-WB6* de los elementos de pared, de manera que los resortes F1, F2 conformados respectivamente, o los resortes dobles DF1-DF4 insertados construyen uniones positivas de un elemento de pared al otro.

Los resortes F1, F2 y/o los resortes dobles DF1-DF4 están conformados ventajosamente como resortes de expansión con dos brazos, de manera que penetran de modo separable en las ranuras N1*-N6* que se extienden hacia el interior, y preferentemente se enganchan de forma separable.

Las barras perfiladas planas LW2 situadas en el exterior están provistas en los dos extremos de un nervio de mantenimiento de la distancia A1, A2, de manera que la barra perfilada de la pared plana está distanciada preponderantemente con un espacio intermedio ZR que dispersa la luz láser que eventualmente pasa a través de ella respecto a la barra perfilada hueca LK1, LK4 contigua.

Las barras perfiladas huecas LK1-LK6 están conformadas en esencia preferentemente de modo rectangular, y presentan una relación longitudinal lateral que es un número entero mayor que 1. Los perfiles representados tienen una relación longitudinal de bordes de 2 a 1. Las ranuras N1*, N2* en los lados contiguos tienen, respectivamente, la misma distancia de esquina AE. Gracias a ello se pueden realizar completamente con desajuste de juntas esquinas de pared en ángulo recto por medio de la construcción respectiva de otras barras perfiladas del mismo tipo, y se pueden unir con el modo de construcción del resorte de ranura.

En caso de que los resortes y ranuras estén realizadas en las diferentes barras perfiladas, lo cual no está representado, entonces están conformados, de modo adecuado, de modo alternativo en el contorno, de manera que en todo momento se pueden emplear perfiles huecos y perfiles planos del mismo tipo, también cuando se desmonte una esquina de pared.

Claims (16)

1. Pared de protección contra radiación láser, que está formada al menos por una pared de chapa metálica tratada en su superficie (W1-W6, S1, S2; W1*, W2*) de metal ligero anodizado o cromado, caracterizada porque la pared presenta barras perfiladas de extrusión de metal ligero (S1, S2) de pared delgada, que están formadas por muchas paredes internas delgadas con varias estructuras interiores (I1-I4) apiladas, de pared delgada, anguladas, con espacios huecos dispuestos entre medias.

2. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 1, caracterizada porque a partir de las barras perfiladas (S1, S2) está conformada una construcción de apoyo o de marco, en la que están fijadas una o varias de las paredes de chapa (W1-W6, W1*, W2*).

3. Pared de protección contra radiación láser según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la barra perfilada (S1, S2) presenta ranuras longitudinales (N1-N6), en las que están insertadas las paredes de chapa (W3, W4, W6) directa o indirectamente con listones de apriete (K4, K5) del primer tipo, o en las que en la barra perfilada (S1, S2) están fijadas las paredes de chapa (W1, W2, W5) dispuestas en el exterior por medio de listones de apriete (K1-K3) de segundo tipo.

4. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 3, caracterizada porque los listones de apriete (K1-K5) están compuestos por barras perfiladas de metal ligero anodizadas.

5. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque los listones de apriete (K1-K3) de segundo tipo están conformados fundamentalmente de modo plano en forma de tiras, y un resorte (F1) que se expande por los dos lados, que se adapta de forma separable con retención en la ranura (N1) se extiende perpendicularmente respecto a ellos.

6. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque los listones de apriete (K4, K5) de primer tipo están conformados perfilados de manera manejable a modo de garras, de manera que éstos, introducidos en la ranura (N2, N6) sujetan una chapa de pared introducida de modo fijo no agarrado, o bien presionan lateralmente en la pared de la ranura una chapa de pared (W6), o por los dos lados, respectivamente, una chapa de pared (W3, W4).

7. Pared de protección contra radiación láser según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque varias paredes parciales (T1-T3) conformadas a partir de las barras perfiladas huecas de metal ligero (LK1-LK6) dispuestas en fila una directamente junto a otra están dispuestas una chocando con la otra con juntas de barras perfiladas (FG1, FG2, FG3, FG4) desplazadas entre sí.

8. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 7, caracterizada porque las barras perfiladas (LW1, LW2; LK1-LK6) presentan respectivamente en regiones de la pared (WB1-WB6; WB1*-WB6*) contiguas entre sí ranuras (N1*-N6*) que se extienden lateralmente en el perfil y/o resortes (F1, F2).

9. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 8, caracterizada porque las ranuras (N1*-N6*) y/o resortes (F1, F2) de las regiones de pared (WB1-WB6; WB1*-WB6*) contiguas están dispuestas respectivamente por parejas una delante de otra o bien discurriendo de modo paralelo penetrando una en otra, y las barras perfiladas (LW1-LW2; LK1-LK6) están unidas indirecta o directamente por medio de una unión positiva ranura-resorte.

10. Pared de protección contra radiación láser según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque al menos una pared (W1) dispuesta en el exterior está conformada por barras perfiladas planas de metal ligero (LW1), que está fijada por enganche en unión positiva con al menos una unión de ranura-resorte (N1*, F1; N2*, F2) conformada en la pared parcial (T1) contigua.

11. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 10, caracterizada porque las barras perfiladas planas de metal ligero (LW1, LW2) cubren respectivamente una junta de barra perfilada (FG1, FG4) contigua.

12. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 11, caracterizada porque las barras perfiladas planas de metal ligero (LW2) con nervios delgados de mantenimiento de la distancia (A1, A2) conformados en ellas en el lado del extremo, están en contacto con las barras perfiladas huecas de metal ligero (LK1, LK4) contiguas, y en el resto crean un espacio intermedio (ZR) respecto a éstas.

13. Pared de protección contra radiación láser según una de las reivindicaciones 3-12, caracterizada porque los resortes (F1, F2) y/o los resortes dobles (DF1-DF4) están conformados como resortes de expansión con retención de forma separable.

14. Pared de protección contra radiación láser según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las barras perfiladas huecas (LK1-LK6) son fundamentalmente rectangulares en su exterior, y su relación longitudinal de bordes es un número entero.

15. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 14, caracterizada porque la relación longitudinal de bordes es 1 a 2.

16. Pared de protección contra radiación láser según la reivindicación 14 ó 15, caracterizada porque las ranuras (N1*-N6*) en cualquier lado exterior del perfil tienen la misma distancia (AE) respecto a la esquina del perfil.