一种具有平面盘状弹性支撑架的二氧化碳激光器

摘要

本发明涉及激光器领域，特别涉及一种具有平面盘状弹性支撑架的二氧化碳激光器，包括由外向内依次套设的储气管、水冷管和放电管，所述水冷管与所述放电管固定连接，所述水冷管与所述储气管之间设置有支撑架，所述支撑架分别与所述水冷管和储气管固定连接，所述支撑架在沿所述储气管长度的方向上具有弹性，所述支撑架在沿所述储气管径向的方向上具有弹性。通过在水冷管和储气管之间固定设置支撑架，支撑架在沿储气管的长度方向和径向方向上都具有弹性，使得激光器无论是受到长度方向还是径向方向的冲击，支撑架都能够提供一定程度的弹性变形，起缓冲作用，避免激光器内部结构受到冲击而碎裂。

说明书

技术领域

本发明涉及激光器领域，特别涉及一种具有平面盘状弹性支撑架的二氧化碳激光器。

背景技术

由于二氧化碳激光器有比较大的功率和比较高的能量转换效率，谱线也比较丰富，在10微米附近有几十条谱线的激光输出，在工业、军事、医疗、科研等方面都得到了广泛的应用。

目前的二氧化碳激光器，通常包括有放电管、套设在放电管外部的水冷管，套设在水冷管外部的储气管、设置在放电管两端的电极、以及设置在储气管两端的输出窗和反射窗，反射窗包括有反射镜片和反射镜片冷却装置，输出窗包括有输出镜片和输出镜片冷却装置，在放电管内充以二氧化碳气体和其它辅助气体；当在电极上加高电压时，放电管中产生辉光放电，经反射镜片和输出镜片反射后形成激光束，从输出镜片中射出得到最终的激光束。

由于激光器通常为细长结构，放电管套设在水冷管内，而水冷管又套设在储气管内，在水冷管与储气管之间需要设置支撑架来保证水冷管与储气管之间相对位置的固定。

由于激光器的特殊的结构特性要求，需要支撑架不同于常规支撑架，而同时具备多个方面的能力。

首先，由于激光器的储气管、水冷管和放电管都为玻璃件，其可塑性差，耐冲击能力差，所以需要支撑架在提供竖直方向的支撑力的同时，还需要支撑架在竖直方向具有一定的弹性，使激光器在受到竖直方向冲击的时候，支撑架能够提供一定程度的弹性变形量，避免激光器内部的各个细长管件因竖直方向的冲击而破坏；

其次，在激光器搬移运输时，常常也会受到沿长度方向的冲击力，所以还需要支撑架能够提供沿激光器长度方向的支撑力；然而，在激光器工作时，放电管和水冷管的温度逐渐升高，使得放电管和水冷管的长度也会具有一定长度的伸长量，所以使得支撑架在提供沿激光器长度方向的支撑力的同时，还需要在沿激光器的长度方向上具有一定的弹性，以起到缓冲作用，避免激光器内部的各个细长管件因沿激光器长度方向的冲击而破坏；

为此，发明人在经潜心研发和若干试验后，设计出了一种盘状支撑架，详见中国专利，专利号：CN203585734U，发明名称为《一种盘状支撑架》，通过这种盘状支撑架比较完美的解决了上述问题。

但是， 随着发明人进一步的深入研究，以及实际生产中和客户所反馈回来的问题，发明人发现，上述这种结构的盘状支撑架依然存在着不足。具体体现为，在沿激光器长度方向的强度不够，当激光器受到沿长度方向的冲击时，容易发生支撑架断裂，或者支撑架与储气管或者水冷管之间的连接断开，导致激光器内部碎裂；而在沿储气管径向上的却基本为刚性支撑，所以当激光器受到冲击时，不能够在沿储气管径向的方向上提供足够的变形缓冲量。所有这些原因致使激光器在搬移运输过程中，极容易受到冲击而损坏，损耗率极高，直接制约了产品的推广。

所以，目前亟需一种内部水冷管和储气管之间可靠连接的二氧化碳激光器。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有二氧化碳激光器存在的上述不足，提供了一种内部水冷管和储气管之间可靠连接的二氧化碳激光器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有平面盘状弹性支撑架的二氧化碳激光器，包括由外向内依次套设的储气管、水冷管和放电管，所述水冷管与所述放电管固定连接，所述水冷管与所述储气管之间设置有支撑架，所述支撑架分别与所述水冷管和储气管固定连接，所述支撑架在沿所述储气管长度的方向上具有弹性。所述支撑架在沿所述储气管径向的方向上也具有弹性，如此，通过在水冷管和储气管之间固定设置支撑架，支撑架在沿储气管的长度方向和径向方向上都具有弹性，使得激光器无论是受到长度方向还是径向方向的冲击，支撑架都能够提供一定程度的弹性变形，起缓冲作用，避免激光器内部结构受到冲击而碎裂。

作为优选，所述支撑架为具有一缺口的不闭合环状结构，所述缺口处的支撑架为所述支撑架的两个端部，其中一个端部的内侧设置有第一凸起，所述第一凸起与所述水冷管固定连接，另一个端部外侧设置有第二凸起，所述第二凸起与所述储气管固定连接。由于支撑架为具有一缺口的不闭合环状结构，两个端部分别的与储气管和水冷管连接，使得支撑架成为一个弹性结构，能够在沿其径向的方向和轴向的方向上都具有一定的弹性，同时，通过在支撑架的两个端部分别设置第一凸起和第二凸起，方便第一凸起与水冷管固定连接，以及第二凸起与所述储气管连接，并且在支撑架与水冷管和储气管之间形成间隙，使储气管内支撑架两侧的空间连通，保证激光器的正常工作。

作为优选，所述支撑架的内侧与所述水冷管的外壁之间有间隙，所述支撑架的外侧与所述储气管的内壁之间有间隙。使得支撑架不隔断储气管与水冷管之间的空腔，保证储气管内气体的流通。

作为优选，所述支撑架为平面板状。将支撑架设置为平面板状，方便支撑架的生产制造。

作为优选，所述支撑架沿圆周方向的中间部分沿径向的宽度大于两端部沿径向的宽度。激光器受到冲击时，支撑架受到力仅在于其两个端部，两个端部受到的力大小相等而方向相反，所以在支撑架沿圆周方向的中部所受到的弯矩最大，所以将支撑架沿圆周方向的中间部分的宽度增大，避免当冲击过大时，支撑架发生断裂。

作为优选，所述支撑架沿径向的宽度由一个端部逐渐增大至中间部位后，再逐渐减小至另一个端部。使支撑架宽度的变化均匀平滑，提高支撑架的力学性能，使得支撑架上各个部分的结构强度都得到充分的发挥。

作为另一优选，所述支撑架沿圆周方向的中间部分的厚度大于两端部的厚度。激光器受到冲击时，支撑架受到力仅在于其两个端部，两个端部受到的力大小相等而方向相反，所以在支撑架沿圆周方向的中部所受到的弯矩最大，所以将支撑架沿圆周方向的中间部分的厚度增大，避免当冲击过大时，支撑架发生断裂。

作为优选，所述支撑架的厚度由一个端部逐渐增加至中间部位后，再逐渐减小至另一个端部。使支撑架厚度的变化均匀平滑，提高支撑架的力学性能，使得支撑架上各个部分的结构强度都得到充分的发挥。

作为优选，所述支撑架为对称结构，所述支撑架的对称面垂直于所述支撑架所在的平面并沿所述支撑架的径向穿过所述缺口。支撑架为对称结构，进一步提高支撑架的力学性能，使支撑架受力稳定均匀，进一步保证了支撑架支撑的可靠性。

作为优选，所述支撑架的材质与所述水冷管和储气管的材质相同。由于水冷管和储气管在工作时，温度会发生变化，储气管和水冷管都会产生一定的变形，所以采用与水冷管和储气管相同材质的支撑架，使得支撑架能够与水冷管和储气管具有相同的热膨胀率，能够与水冷管和储气管发生一致的变形，避免了对储气管的拉扯而影响激光器的输出精度；需要说明的是，在本申请中，涉及的二氧化碳激光器为高精度的精密仪器，其中所述的弹性也有异于常规技术领域中所述的弹性，本申请中所指的弹性及其变形都非常微小，所以认为常规技术中的脆性材料在受力情况下即使产生微小变形在本申请中也可以认为是弹性材料。

作为优选，所述第一凸起沿圆周方向的长度与所述支撑架与水冷管所需的连接强度相适应，所述第二凸起沿圆周方向的长度与所述支撑架与储气管所需的连接强度相适应。当支撑架与储气管和水冷管之间需要较高的连接强度时，将第一凸起和第二凸起的长度设置得长一些，保证支撑架与储气管和水冷管之间的连接强度，使激光器安全可靠。

作为优选，所述水冷管上间隔套设有若干所述支撑架。根据水冷管的长度，通过间隔设置多个支撑架以满足支撑需要。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、通过在水冷管和储气管之间固定设置支撑架，支撑架在沿储气管长度方向和径向方向上都具有弹性，使得激光器无论是受到长度方向还是径向方向的冲击，支撑架都能够提供一定程度的弹性变形，起缓冲作用，避免激光器内部结构受到冲击而碎裂。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A-A截面的结构示意图；

图3为支撑架的结构示意图，

图中标记：1-储气管，2-水冷管，3-放电管，4-支撑架，5-缺口，6-第一凸起，7-第二凸起。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示的一种具有平面盘状弹性支撑的二氧化碳激光器，包括由外向内依次套设的储气管1、水冷管2和放电管3，所述水冷管2与所述放电管3固定连接，所述水冷管2与所述储气管1之间设置有支撑架4，所述支撑架4分别与所述水冷管2和储气管1固定连接，所述支撑架4在沿所述储气管1长度的方向上具有弹性，所述支撑架4在沿所述储气管1径向的方向上具有弹性。通过在水冷管2和储气管1之间固定设置支撑架4，支撑架4在沿储气管1的长度方向和径向方向上都具有弹性，使得激光器无论是受到长度方向还是径向方向的冲击，支撑架4都能够提供一定程度的弹性变形，起缓冲作用，避免激光器内部结构受到冲击而碎裂。

作为优选，所述支撑架4为具有一缺口5的不闭合环状结构，所述缺口5处的支撑架4为所述支撑架4的两个端部，其中一个端部的内侧设置有第一凸起6，所述第一凸起6与所述水冷管2固定连接，另一个端部外侧设置有第二凸起7，所述第二凸起7与所述储气管1固定连接。由于支撑架4为具有一缺口5的不闭合环状结构，两个端部分别的与储气管1和水冷管2连接，使得支撑架4成为一个弹性结构，能够在沿其径向的方向和轴向的方向上都具有一定的弹性，同时，通过在支撑架4的两个端部分别设置第一凸起6和第二凸起7，方便第一凸起6与水冷管2固定连接，以及第二凸起7与所述储气管1连接，并且在支撑架4与水冷管2和储气管1之间形成间隙，使储气管1内支撑架4两侧的空间连通，保证激光器的正常工作。

作为优选，所述第一凸起6沿圆周方向的长度与所述支撑架4与水冷管2所需的连接强度相适应，所述第二凸起7沿圆周方向的长度与所述支撑架4与储气管1所需的连接强度相适应。当支撑架4与储气管1和水冷管2之间需要较高的连接强度时，将第一凸起6和第二凸起7的长度设置得长一些，保证支撑架4与储气管1和水冷管2之间的连接强度，使激光器安全可靠。

作为优选，所述支撑架4的内侧与所述水冷管2的外壁之间有间隙，所述支撑架4的外侧与所述储气管1的内壁之间有间隙。使得支撑架4不隔断储气管1与水冷管2之间的空腔，保证储气管1内气体的流通。

作为优选，所述支撑架4沿圆周方向的中间部分沿径向的宽度大于两端部沿径向的宽度。激光器受到冲击时，支撑架4受到力仅在于其两个端部，两个端部受到的力大小相等而方向相反，所以在支撑架4沿圆周方向的中部所受到的弯矩最大，所以将支撑架4沿圆周方向的中间部分的宽度增大，避免当冲击过大时，支撑架4发生断裂。

作为优选，所述支撑架4沿径向的宽度由一个端部逐渐增大至中间部位后，再逐渐减小至另一个端部。使支撑架4宽度的变化均匀平滑，提高支撑架4的力学性能，使得支撑架4上各个部分的结构强度都得到充分的发挥。

作为优选，所述支撑架4为平面板状。将支撑架4设置为平面板状，方便支撑架4的生产制造。

作为另一优选，所述支撑架4沿圆周方向的中间部分的厚度大于两端部的厚度。激光器受到冲击时，支撑架4受到力仅在于其两个端部，两个端部受到的力大小相等而方向相反，所以在支撑架4沿圆周方向的中部所受到的弯矩最大，所以将支撑架4沿圆周方向的中间部分的厚度增大，避免当冲击过大时，支撑架4发生断裂。

作为优选，所述支撑架4的厚度由一个端部逐渐增加至中间部位后，再逐渐减小至另一个端部。使支撑架4厚度的变化均匀平滑，提高支撑架4的力学性能，使得支撑架4上各个部分的结构强度都得到充分的发挥。

00作为优选，所述支撑架4为对称结构，所述支撑架4的对称面垂直于所述支撑架4的平面并沿所述支撑架4的径向穿过所述缺口5。支撑架4为对称结构，进一步提高支撑架4的力学性能，使支撑架4受力稳定均匀，进一步保证了支撑架4支撑的可靠性。

作为优选，所述支撑架4的材质与所述水冷管2和储气管1的材质相同。由于水冷管2和储气管1在工作时，温度会发生变化，储气管1和水冷管2都会产生一定的变形，所以采用与水冷管2和储气管1相同材质的支撑架4，使得支撑架4能够与水冷管2和储气管1具有相同的热膨胀率，能够与水冷管2和储气管1发生一致的变形，避免了对储气管1的拉扯而影响激光器的输出精度。

作为优选，所述水冷管2上间隔套设有若干所述支撑架4。根据水冷管2的长度，通过间隔设置多个支撑架4以满足支撑强度的需要。

凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。