PL169352B1 - Laser przepływowy - Google Patents

Abstract

1. Laser przepływowy zawierający wewnątrz walcowej komory próznioszczelnej komorę roboczą z elektrodami i rezonatorem optycznym, wentylator poprzeczny, chłodnicę mieszanki roboczej oraz prowadnice kanału przepływowego, znamienny tym, ze kanał przepływowy mieszanki roboczej jest całkowicie obudowany prowadnicami i zaczyna się u wylotu komory roboczej (2) dyfuzorem (5) zakończonym ustawioną poprzecznie do mego chłodnica (8), za którą kanał ograniczony od góry przez ukształtowaną w ostrogę (10) prowadnicę wewnętrzną (6) 1 od dołu przez ukształtowaną płetwę (11) prowadnicę zewnętrzną (7) przewęża się, przy czym za przewężeniem (12) umieszczony jest wirnik (13) wentylatora poprzecznego, zaś kanał początkowo rozszerza się, a dalej zwęza przechodząc w konfuzor (14) dochodzący do wlotu komory roboczej (2)

Description

Przedmiotem wynalazku jest laser przepływowy, gazowy do pracy ciągłej, którego elementy umieszczone są wewnątrz próznioszczelnej komory, przydatny szczególnie do celów technologicznych.

W znanych dotąd laserach tego typu opartych na takich samych założeniach konstrukcyjnych, przepływ gazowej mieszaniny roboczej w płaszczyźnie prostopadłej do osi walcowej próznioszczelnej komory wymuszany jest wentylatorem poprzecznym, którego wirnik umieszczony jest wewnątrz komory niewspółosiowo. W rozwiązaniach tych część wylotowa wirnika oraz część kanału przepływowego prowadzącego do komory roboczej obudowana jest prowadnicami Wylot z komory roboczej i przepływ przez chłodnicę jest swobodny i kształtowany naturalnie Wentylator zasysa jak gdyby z przestrzeni otwartej, a tłoczy do przestrzeni zamkniętej

Niezmiernie ważne dla jakości pracy lasera jest zapewnienie stabilności i jednorodności wyładowania elektrycznego realizowanego między elektrodami układu wzbudzania w strefie roboczej lasera Zależy to silnie od szybkości i jednorodności przepływu mieszaniny roboczej przez komorę roboczą, szczególnie w obszarze elektrod

W znanych dotychczas laserach występują trudności z zapewnieniem odpowiedniej jednorodności przepływu gazu przez strefę roboczą przy odpowiednio dużej prędkości tego przepływu

Wady tej pozbawiony jest laser przepływowy według wynalazku, którego istota polega na tym, ze kanał przepływowy mieszaniny roboczej jest całkowicie obudowany prowadnicami Kanał ten zaczyna się u wylotu komory roboczej dyfuzorem zakończonym ustawioną poprzecznie do niego chłodnicą, za którą kanał, ograniczony od góry przez ukształtowaną w ostrogę prowadnicę wewnętrzną i od dołu przez ukształtowaną w płetwę prowadnicę zewnętrzną, przewęża się Za przewęzemem umieszczony jest wirnik wentylatora poprzecznego, zaś kanał początkowo rozszerza się, a dalej zwęża, przechodząc w konfiizor dochodzący do wlotu komory roboczej. Ograniczony tworzącymi przewężenie kanału przepływowego czołowymi płaszczyznami ostrogi i płetwy, kąt wlotu do wirnika wentylatora bliski jest 110°. Za wirnikiem

169 352 wentylatora umieszczona jest kierownica recyrkulacyjna ustawiona równolegle do płaszczyzny tylnej ostrogi Ponadto wewnątrz kanału przepływowego umieszczone są prowadnice strug

W rozwiązaniu według wynalazku uzyskano zarówno dobrą jednorodność przepływu na wlocie do strefy roboczej lasera (świadczy o tym prawie prostokątny profil prędkości) jak i wymaganą odpowiednio wysoką jej wartość, przy znacznie nizszej niz w innych rozwiązaniach silnika napędzającego wentylator

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest odtworzony na rysunku, który jest schematycznie uproszczonym przekrojem poprzecznym lasera przepływowego CO2 o pracy ciągłej dla celów technologicznych generującego promieniowanie o długości fali 10,6 m i mocy w wiązce do 1,2 kW.

Wewnątrz walcowej komory próznioszczelnej 1 umieszczona jest komora robocza 2 z elektrodami 3 i rezonatorem optycznym 4. Do wlotu komory roboczej 2 przymocowany jest dyfuzor 5 ukształtowany przez prowadnicę wewnętrzną 6 i prowadnicę zewnętrzną 7. W zakończeniu dyfuzora 5 wbudowana jest wodna chłodnica 8, ustawiona poprzecznie do strumienia gazu roboczego. Za chłodnicą prowadnica wewnętrzna 6 ukształtowana jest w ostrogę 10, zaś prowadnica zewnętrzna 7 w płetwę 11. Płaszczyzny czołowe ostrogi 10 i płetwy 11 - od strony napływu gazu - zblizają się ku sobie tworząc przewęzenie 12 kanału przepływowego. Za przewężeniem 12 umieszczony jest wirnik 13 wentylatora poprzecznego Za przewężeniem 12 kanał przepływowy początkowo rozszerza się, a dalej zwęza przechodząc w konfuzor 14 Konfuzor 14 dochodzi do wlotu komory roboczej 2. Czołowe płaszczyzny ostrogi 10 i płetwy 11 zblizają się do wirnika 13 wentylatora tak, ze kąt wlotu do wirnika jest bliski 110° Za wirnikiem 13 równolegle do płaszczyzny tylnej ostrogi 10 umieszczona jest kierownica recyrkulacyjna 15. Kierownica recyrkulacyjna 15 powoduje recyrkulację części strumienia gazu z za wirnika z powrotem na wirnik ustalając wir wewnętrzny wirnika na jego stronie wylotowej. Działanie to oraz trafnie dobrany kąt wlotowy całkowicie zmieniają charakterystykę wentylatora, w którym, odwrotnie niz w wentylatorze poprzecznym tłoczącym do przestrzeni otwartej, w miarę wzrostu wydatku maleje różnica ciśnień. Czyni to wraz z zapewnieniem przez położenie wiru wewnętrznego stałego kierunku przepływu przez wirnik - układ przepływowy samostabilizującym się. Wentylator napędzany jest silnikiem o mocy zaledwie

1,5 kW, ale dzięki tak korzystnemu ukształtowaniu kanału przepływowego, w tym szczególnie otoczenia wentylatora, udało się uzyskać na wlocie do komory roboczej 2 prawie prostokątny profil prędkości, przy jej wartości maksymalnej wynoszącej ponad 80 m/s Ma to niebagatelny wpływ na uzyskiwaną przez laser długoczasową stabilność mocy ± 2%, co jest wynikiem znacznie korzystniejszym od oczekiwanego.

Claims (3)

1 Laser przepływowy zawierający wewnątrz walcowej komory próznioszczelnej komorę roboczą z elektrodami i rezonatorem optycznym, wentylator poprzeczny, chłodnicę mieszanki roboczej oraz prowadnice kanału przepływowego, znamienny tym, że kanał przepływowy mieszanki roboczej jest całkowicie obudowany prowadnicami i zaczyna się u wylotu komory roboczej (2) dyfuzorem (5) zakończonym ustawioną poprzecznie do niego chłodnicą (8), za którą kanał ograniczony od góry przez ukształtowaną w ostrogę (10) prowadnicę wewnętrzną (6) i od dołu przez ukształtowaną płetwę (11) prowadnicę zewnętrzną (7) przewęża się, przy czym za przewężeniem (12) umieszczony jest wirnik (13) wentylatora poprzecznego, zaś kanał początkowo rozszerza się, a dalej zwęża przechodząc w konfiizor (14) dochodzący do wlotu komory roboczej (2).

2. Laser według zastrz. 1, znamienny tym, ze ograniczony tworzącymi przewężenie (12) kanału przepływowego czołowymi płaszczyznami ostrogi (10) i płetwy (11), kąt wlotu do wirnika (13) wentylatora przepływowego bliski jest 110°

3. Laser według zastrz 1 albo 2, znamienny tym, ze wyposażony jest w umieszczoną za wirnikiem (13) wentylatora poprzecznego kierownicę recyrkulacyjną (15) oraz w umieszczone wewnątrz kanału przepływowego prowadnice strug (9).