УЗЕЛ ПРОКАЧКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА БЫСТРОПРОТОЧНОГО ЛАЗЕРА Российский патент 1998 года по МПК H01S3/04 

Предполагаемое изобретение относится к области лазерной техники, а точнее к узлам прокачки и охлаждения газа быстропроточных лазеров.

Известные узлы прокачки и охлаждения газа быстродействующего лазера включают в своей состав теплообменную систему, прокачное средство, например, центробежный вентилятор, а также формирователь и выходной разветвитель газового потока [1, 2] Недостаток такого узла заключается в малом создаваемом напоре, что не позволяет получить высокую скорость газа в газоразрядной камере лазера и, соответственно, получить высокую мощность излучения.

Известен также узел прокачки быстропроточного лазера в состав которого в качестве прокачного средства входит встроенный осевой вентилятор [3] В этом узле напор газового потока существенно возрастает, что позволяет повысить до некоторого уровня выходную мощность лазера. Это техническое решение является наиболее близким к заявляемому объекту, т.е. является прототипом.

Недостатки прототипа заключаются в ограничении дальнейшего увеличения мощности лазера из-за ограничения расхода газа, а также в ухудшении качества газовой смеси из-за ее нагрева в осевом компрессоре за счет большой степени сжатия, а также из-за газовыделения из смазки подшипниковых опор и из обмоток электродвигателя. В этом случае теплообменная система состоит из теплообменников: горячего, расположенного перед входным формирователем, и холодного, расположенного после выходного разветвителя, что существенно усложняет конструкцию узла.

Задача предлагаемого изобретения состоит в увеличении выходной мощности лазера и упрощение конструкции узла прокачки и охлаждения.

Поставленные задачи в предполагаемом изобретении реализуются за счет того, что корпус осевого компрессора помещен в оболочку с зазором между ними для прохода газа, а входной формирователь, и выходной разветвитель подсоединены с двух сторон к этой оболочке.

Кроме того, в узле прокачки и охлаждения газа быстропроточного лазера по п. 2 оболочка имеет коническую форму, одновременно выполняет роль части входного формирователя газового потока, край теплообменной системы расположены у входного торца оболочки, а осевой компрессор снабжен устройством для регулировки зазора между его корпусом и оболочкой.

Помещение корпуса осевого компрессора в оболочку с зазором между ними для прохода газа с подсоединением к ней входного формирователя и выходного разветвителя газового потока позволяет часть газа, выходящего из теплообменной системы, пропускать в зазор между корпусом и оболочкой за счет инжекции. В результате расход газа через газоразрядную камеру увеличивается. Кроме того, это приводит к нагреву меньшей доли прокачиваемого газа и меньшей части газа, загрязненной газовыделениями внутри осевого компрессора.

Эти особенности приводят к увеличению выходной мощности лазера.

Нагрев меньшей доли прокачиваемого газа позволяет отказаться от холодного теплообменника после выходного разветвителя. Это, а также совмещение части входного формирователя с оболочкой конической формы и расположенные края теплообменной системы у входного торца оболочки приводят к упрощению конструкции узла.

Наличие устройства для регулирования зазора между корпусом компрессора и оболочкой позволяет оптимизировать соотношение объемов газа, протекающих через компрессор и через зазор, что в конечном счете также приводит к повышению выходной мощности лазера.

Конструкция предложенного узла прокачки и охлаждения газа быстропроточного лазера показана на фиг. 1. Он включает в своей состав теплообменную систему 1, к выходной части которой подсоединен входной формирователь газового потока 2. Входной формирователь 2 в свою очередь соединен с оболочкой 3, внутри которой помещен встроенный осевой компрессор 4. Между корпусом компрессора 4 и оболочкой 3 имеется зазор σ К выходному торцу оболочки 3 подсоединен выходной разветвитель газового потока 5.

На фиг. 2 показана конструкция предложенного узла прокачки и охлаждения газа быстропроточного лазера по п. 2. Здесь оболочка 3 имеет коническую форму и она одновременно выполняет роль части входного формирователя газового потока 2, край теплообменной системы 1 расположен у входного торца оболочки 3. Кроме того, осевой компрессор 4 снабжен устройством 6 для регулировки зазора s представляющее собой в данном случае салазки для перемещения компрессора 4 вдоль потока газа V_г.

Предложенный узел прокачки и охлаждения газа быстропроточного лазера работает следующим образом (фиг. 1). На теплообменную систему 1 подается охлаждающая жидкость, например, вода и включается встроенный осевой компрессор 4. Охлажденный рабочий газ проходит через входной формирователь 2, осевой компрессор 4, далее через выходной разветвитель 5 газ попадает в газоразрядную камеру (на фиг. 1 и 2 она не показана). Часть газа, выходящего из теплообменной системы 1, по принципу инжекции проходит через зазор s между корпусом компрессора 4 и оболочкой 3, что способствует нагреву меньшей части прокачиваемого газа и меньшему загрязнению его газовыделениями.

В случае конической оболочки 3 она одновременно выполняет роль входного формирователя 2 и газ из теплообменной системы 1 попадает на входной торец осевого компрессора 4, а также засасывается по принципу инжекции в зазор s между оболочкой 3 и корпусом компрессора 4. Регулировка зазора s осуществляется устройством 6 при перемещении осевого компрессора 4 вдоль потока V_г (фиг. 2).

Использование. Изобретение относится к области лазерной техники, а точнее к узлам прокачки и охлаждения газа быстропроточного лазера. Сущность: в устройстве корпус осевого компрессора помещен в оболочку с зазором между ними для прохода газа, а входной формирователь и выходной разветвитель подсоединены с двух сторон к этой оболочке. Кроме того, в предложенном узле прокачки и охлаждения газа быстропроточного лазера оболочка имеет коническую форму, она одновременно выполняет роль части входного формирователя газового потока, край теплообменной системы расположен у входного торца оболочки, а осевой компрессор снабжен устройством для регулировки зазора между его корпусом и оболочкой. 2 ил.

1. Узел прокачки и охлаждения быстропроточного лазера, включающий в свой состав теплообменную систему, встроенный осевой компрессор, входной формирователь и выходной разветвитель газового потока, отличающийся тем, что корпус осевого компрессора помещен в оболочку с зазором между ними для прохода газа, а входной формирователь и выходной разветвитель подсоединены с двух сторон к этой оболочке. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что оболочка имеет коническую форму, одновременно выполняет роль части входного формирователя, край теплообменной системы расположен у входного торца оболочки, а осевой компрессор снабжен устройством для регулировки зазора между его корпусом и оболочкой.