專利名稱：一種二氧化碳激光器用水氣熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ニ氧化碳激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ニ氧化碳激光器熱交換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
ニ氧化碳激光器是由ニ氧化碳等混合氣體在光學(xué)諧振腔內(nèi)受強(qiáng)電場作用下進(jìn)行輝光放電而受激輻射振蕩產(chǎn)生激光，其輸出激光功率的大小是由注入電功率和光電轉(zhuǎn)換效率等因素決定的。ニ氧化碳激光器光電轉(zhuǎn)換效率一般在20%左右，而大量的能量轉(zhuǎn)換成熱能，通常激光工作氣體溫度越高，光電轉(zhuǎn)換效率越低，氣體輝光放電越不穩(wěn)定，即使注入很高的電功率，輸出激光功率也越低。當(dāng)工作氣體溫度超過700 K，輸出激光功率幾乎為零。所以，在ニ氧化碳激光器工作氣體循環(huán)系統(tǒng)中必須串接熱交換器，以期及時帶走激光器エ 作時產(chǎn)生的80%的廢熱，提高光電轉(zhuǎn)換效率，從而保證激光器持續(xù)穩(wěn)定、高效地工作。激光器冷卻系統(tǒng)大多采用水冷方式，因此，激光器用熱交換器都采用水氣交換形式。常用的熱交換器(芯)主要采用管板式、繞片式和板翹式，并在其外罩上外殼，形成熱交換器芯管內(nèi)外兩個腔室，考慮工作氣體流阻問題，一般采用內(nèi)腔室通水、外腔室通氣的方式。影響換熱效率的主要因素有換熱面積、熱交換時間、換熱次數(shù)、內(nèi)外腔室介質(zhì)溫度差、內(nèi)外腔壁材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)。在實際應(yīng)用中，通常是增加熱交換器體積來保證所需換熱面積、通過在工作氣體流經(jīng)外腔室內(nèi)增加繞流板(増加流阻)以提高熱交換時間、提高工作氣體流動速度以提高換熱次數(shù)、采用高熱傳導(dǎo)系數(shù)的材料作為熱交換器(芯)等エ藝來提高換熱效率。同時帶來熱交換器體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難于清潔、造價高、增加讓工作氣體流動的風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)等諸多弊端。發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種ニ氧化碳激光器用體積小、結(jié)構(gòu)簡單、便于清潔、換熱效率高的水氣熱交換器。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是一種ニ氧化碳激光器用水氣熱交換器，包括殼體以及設(shè)置在殼體內(nèi)的熱交換器芯，在所述的殼體上設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣ロ，在所述的熱交換器芯上設(shè)置有進(jìn)液口和出液ロ，其特征在于所述的熱交換器芯為至少ー層的螺旋管。所述的殼體包括外殼以及設(shè)置在外殼兩端的法蘭，所述的螺旋管為兩層，且最外層螺旋管與外殼內(nèi)表面之間存在的最小間隙為2-5mm。在所述的兩個法蘭之間設(shè)置有一芯棒，所述的螺旋管套在所述的芯棒上。所述的螺旋管為翅片管，翅化比為15-22。所述的進(jìn)液口和出液ロ位于所述同一法蘭上。本實用新型ニ氧化碳激光器用水氣熱交換器的外売，由外長方形或正方形導(dǎo)熱系數(shù)高的內(nèi)圓管材加工而成，管的內(nèi)徑比熱交換器芯的最大外徑大2-5mm，管壁四邊鉆軸向孔，形成水冷管道，該管道最大耐受壓強(qiáng)大于工作壓強(qiáng)的I. 5倍，外殼兩端有密封固定兩個法蘭的螺孔，外殼的側(cè)面開有進(jìn)氣孔和出氣孔，進(jìn)氣孔和出氣孔周圍有固定外部氣體管道法蘭的螺孔。芯棒由芯棒、膨脹套、螺母組成，芯棒的一端頂端為圓柱狀，其外徑與兩個法蘭中的支架法蘭中心盲孔內(nèi)徑過渡配合，其長度大于固定法蘭中心盲孔深度，芯棒另一端為過渡錐面，過渡錐面1/2-2/3處直徑等于膨脹套內(nèi)徑，過渡錐面小直徑端與上述外螺紋內(nèi)側(cè)根部距離和熱交換器芯軸向長度相當(dāng)，過渡錐面根部外側(cè)為外螺紋，螺紋尺寸與螺母配合，膨脹套的過孔直徑大于芯棒外徑，長度大于過渡錐面的長度。兩個法蘭中的固定法蘭有兩個通孔，通孔直徑大于熱交換器芯的水接頭外徑，通孔中心距與熱交換器芯的水接頭中心距相等，通孔帶有密封槽，固定法蘭帶有環(huán)狀密封槽，密封槽的直徑大于外殼內(nèi)徑，固定法蘭有與外殼端面的安裝螺釘孔。兩個法蘭中的支架法蘭中心有盲孔，盲孔直徑與固定芯棒一端圓柱外徑過渡配合，深度小于圓柱長度，支架法蘭帶有環(huán)狀密封槽，密封槽的直徑大于外殼內(nèi)徑，支架法蘭有與外殼端面配合的安裝螺釘孔。有益效果由于采用上述結(jié)構(gòu)，使得有效換熱面積比常規(guī)熱交換器換熱面積在相同體積下增加很多，提高了換熱效率，并且無獨立的氣體腔室，氣體不經(jīng)過變徑通道，因此，大大降低了流阻。所以，該實用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、便于清潔、便于裝配、流阻小、換熱效率高等優(yōu)點。


以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳述圖I是本實用新型裝配圖。其中1、熱交換器芯；2、芯棒；3、外殼；4、固定法蘭；5、并緊螺母；6、密封圈；7、密封圈；8、膨脹套；9、螺母；10、支架法蘭；11、密封圏。
具體實施方式
從圖I中可以看出本實用新型換熱器包括殼體以及交換器芯，其中殼體包括外殼3以及固定在外殼3兩端的固定法蘭4和支架法蘭10。熱交換器芯I內(nèi)孔插入芯棒2,經(jīng)膨脹套8和螺母9固定定型，熱交換器芯I的兩個水接頭穿過固定法蘭4的過孔，經(jīng)密封圈6和并緊螺母5密封固定于固定法蘭4上，將其插入外殼3中，芯棒2圓柱端插入支架法蘭10中心盲孔中，支架法蘭10經(jīng)密封圈11密封固定于外殼3的一端，固定法蘭4經(jīng)密封圈7密封固定于外殼3的另一端。在工作時，外殼3的側(cè)面進(jìn)、出氣接ロ分別密封接在氣體循環(huán)系統(tǒng)中，溫度高的氣體經(jīng)進(jìn)氣ロ進(jìn)入熱交換器中，在熱交換器芯I的表面流過，并通過熱交換器芯I外表面與其管道內(nèi)流過的冷卻水進(jìn)行熱交換，使得流出熱交換器出口的氣體溫度降低，熱交換器芯I的水接頭一端接入低溫具有一定流量的冷卻水，另一端流出經(jīng)與氣體熱交換的溫度高的熱水，這樣就完成水氣熱交換，達(dá)到及時帶走工作氣體的大部分熱量，降低工作氣體溫度的目的。
權(quán)利要求1.一種ニ氧化碳激光器用水氣熱交換器，包括殼體以及設(shè)置在殼體內(nèi)的熱交換器芯，在所述的殼體上設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣ロ，在所述的熱交換器芯上設(shè)置有進(jìn)液口和出液ロ，其特征在于所述的熱交換器芯為至少ー層的螺旋管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ氧化碳激光器用水氣熱交換器，其特征在于所述的殼體包括外殼以及設(shè)置在外殼兩端的法蘭，所述的螺旋管為兩層，且最外層螺旋管與外殼內(nèi)表面之間存在的最小間隙為2-5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ニ氧化碳激光器用水氣熱交換器，其特征在于在所述的兩個法蘭之間設(shè)置有一芯棒，所述的螺旋管套在所述的芯棒上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的ニ氧化碳激光器用水氣熱交換器，其特征在于所述的螺旋管為翅片管，翅化比為15-22。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ニ氧化碳激光器用水氣熱交換器，其特征在于所述的進(jìn)液口和出液ロ位于所述同一法蘭上。
專利摘要本實用新型一種二氧化碳激光器用水氣熱交換器，包括殼體以及設(shè)置在殼體內(nèi)的熱交換器芯，在所述的殼體上設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口，在所述的熱交換器芯上設(shè)置有進(jìn)液口和出液口，其特征在于所述的熱交換器芯為至少一層的螺旋管。由于采用上述結(jié)構(gòu)，使得有效換熱面積比常規(guī)熱交換器換熱面積在相同體積下增加很多，提高了換熱效率，并且無獨立的氣體腔室，氣體不經(jīng)過變徑通道，因此，大大降低了流阻。所以，該實用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、便于清潔、便于裝配、流阻小、換熱效率高等優(yōu)點。
文檔編號F28F1/36GK202599159SQ201220178560
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者楊和逸, 詹碩平, 劉建華, 潘濟(jì)堂, 慶祖林, 陳小偉, 陳朝輝 申請人:南京東方激光有限公司