一种玻璃水冷管结构及玻璃二氧化碳激光管的制作方法

1.本实用新型属于二氧化碳激光器技术领域，具体涉及一种玻璃水冷管结构及玻璃二氧化碳激光管。


背景技术：

2.二氧化碳激光器，可称“隐身人”，因为它发出的激光波长为10.6微米，“身”处红外区，肉眼不能觉察，它的工作方式有连续、脉冲两种：连续方式产生的激光功率可达20千瓦以上；脉冲方式产生波长10.6微米的激光也是最强大的一种激光。人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支长1 米左右的放电管。放电管的外侧通常包裹有玻璃水冷套管，玻璃水冷套管外侧包覆有玻璃存气外套管，而玻璃存气外套管与玻璃水冷套管之间连接有进水管和排水管，目前排水管的一端是直接焊接在玻璃水冷套管的固定点上，排水管的另一端则与玻璃水冷套管、玻璃存气外套管轴向焊接在一起，由于玻璃结构的复杂性和脆性，此种排水管连接方式会在激光器玻璃毛坯管制作过程中或多或少的产生残余应力，导致后期玻璃二氧化碳激光管在运输、使用过程中极易因焊接的薄弱点而产生爆裂损坏的问题，使得玻璃二氧化碳激光管无法正常工作。
3.现阶段已有将排水管设置呈环形来减少放电管的变形，如中国专利文献公告号cn106898938a，公开日2017年06月27日，公开了一种新结构的带有真空法兰组件的二氧化碳激光管，文中提出“二氧化碳激光管的玻璃部分由储气管、回气管、水冷管、放电管和水嘴组成，水嘴处以及水冷管与储气管之间连接用的玻璃管为环形。”此现有技术的水嘴是采用环形的玻璃管设置在水冷管与储气管之间的，虽能解决放电管因温差变形而损坏的问题，但激光管实际使用环境大多在室温中进行，使得水冷管跟储气管并不存在太大的温差，也就不会存在变形的问题，且激光毛坯管是高硼硅耐高温玻璃烧制而成，在玻璃管制产品结构比较复杂的烧结过程中会因存在残余应力而导致玻璃管爆裂的现象，由于此现有技术的放电管与储气管是直接连接在一起且结构较复杂，故此现有技术的二氧化碳激光管极易因残余应力而产生玻璃管爆裂的问题，从而使得二氧化碳激光管无法正常工作。为此，需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种玻璃水冷管结构及玻璃二氧化碳激光管，以解决上述背景技术中提出的现阶段采用环形的玻璃管仅能减少放电管因温差的变形，并不能避免玻璃二氧化碳激光管在胚烧制过程中因残余应力而产生玻璃管爆裂的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种玻璃水冷管结构，包括水冷套管，所述水冷套管的内侧包覆设置有放电管，所述水冷套管的外侧包裹设置有存气套管，其特征在于，所述存气套管的一端与放电管的一端套装式固定连接，所述存气套管的另一端通过环形管与放电管的另一端悬空式弹性连接，所述环形管的一端从存气套管的上端穿
行至存气套管的内部，并环绕水冷套管一圈与水冷套管的一端上侧连通设置。
6.进一步的，所述水冷套管的另一端下部连通设置有进水管，所述进水管的端部自下而上套入设置在反射镜水冷套上，所述反射镜水冷套固定设置在激光管的一端上，所述激光管的另一端通过输出镜水冷套自上而下贯穿连接有排水管，所述排水管的端部通过环形管与水冷套管连通设置，所述水冷套管设置在激光管的内部。
7.进一步的，所述反射镜水冷套的端面设置有硅反射镜片，所述硅反射镜片的旁侧设置有金属正电极，所述金属正电极穿过存气套管的一端的管口并与管口上侧固定连接，所述反射镜水冷套的外侧通过胶管a与进水管的一端套入式固定连接，所述进水管的另一端通过进水嘴套入式连通设置有延伸管，所述延伸管固定设置在水冷套管另一端下侧并延伸至存气套管的外部。
8.进一步的，所述输出镜水冷套的端面设置有硒化锌输出镜片，所述硒化锌输出镜片的旁侧设置有金属负电极，所述金属负电极穿过存气套管另一端的管口并与管口的下侧固定连接，所述输出镜水冷套的外侧通过胶管b与排水管的一端贯穿式固定连接，所述排水管的另一端通过排水嘴与环形管的另一端套入式连通设置。
9.除以上技术方案外，还有具有该玻璃水冷管结构的玻璃二氧化碳激光管。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
11.1.本实用新型通过环形管将放电管与存气套管悬空式弹性连接，不仅能抑制放电管温差的变形，还能使水冷套管与存气套管之间具备了弹性，大大缓解了玻璃二氧化碳激光管在胚烧制过程中未能消除的剩余应力，采用环形管环绕水冷套管一圈的设置，使玻璃二氧化碳激光管在后期的使用过程中不会因玻璃内部结构的残余应力而产生玻璃管爆裂的现象，利用环形管的微弹的特性，有效地缓解了玻璃二氧化碳激光管在运输途中易震碎的缺陷，再通过存气套管将水冷套管与环形管连通设置，保障了玻璃二氧化碳激光管的排水效果。
12.2.本实用新型通过反射镜水冷套和输出镜水冷套将进水管和排水管分别套装在激光管的两端，使水冷套管具备了完整的水冷系统，从而使玻璃二氧化碳激光管的工作更加稳定、可靠，采用自下而上设置的进水管和自上而下设置的排水管，使水冷套管能够满足水路径自上而下的特性，有效地降低了经过水冷套管水的难度，保证了玻璃二氧化碳激光管的工作效率及效果。
13.3.本实用新型采用在反射镜水冷套和输出镜水冷套的端面分别设置硅反射镜片和硒化锌输出镜片，能够大大提升激光管的分辨率和出光率，通过在激光管的一端上侧设置金属正电极、在激光管的另一端下侧设置金属负电极，能够大大提升玻璃二氧化碳激光管的电极平衡度，使玻璃二氧化碳激光管的工作更加稳定、可靠。
14.4.本实用新型通过排水嘴将排水管与环形管连通的设置，不仅保障了玻璃二氧化碳激光管的排水效果，还能使水冷套管与存气套管之间具备了弹性，从而使玻璃二氧化碳激光管无论在胚烧制过程还是在使用及运输过程中都能有效地缓解其内部结构的残余应力，有效地抑制了激光管爆裂和震碎的问题，保证了激光管的正常工作。
附图说明
15.图1为本实用新型的整体结构示意图；
16.图2为图1中a区域的结构放大示意图；
17.图3为图1中b区域的结构放大示意图。
18.其中：1、水冷套管；2、进水管；3、反射镜水冷套；4、激光管；5、输出镜水冷套；6、排水管；7、环形管；8、放电管；9、存气套管；10、硅反射镜片；11、金属正电极；12、硒化锌输出镜片；13、金属负电极；14、胶管a；15、进水嘴；16、排水嘴；17、胶管b；18、延伸管。
具体实施方式
19.以下实施例用来进一步说明本实用新型的内容，并不限制本实用新型的应用。
20.实施例1：
21.请参阅图1，一种玻璃水冷管结构，包括水冷套管1，水冷套管1的内侧包覆设置有放电管8，水冷套管1的外侧包裹设置有存气套管9，存气套管9的一端与放电管8的一端套装式固定连接，存气套管9的另一端通过环形管7与放电管8的另一端悬空式弹性连接，环形管7的一端从存气套管9的上端穿行至存气套管9的内部，并环绕水冷套管1一圈与水冷套管1的一端上侧连通设置。
22.请参阅图2，水冷套管1的另一端下部连通设置有进水管2，进水管2的端部自下而上套入设置在反射镜水冷套3上，反射镜水冷套3固定设置在激光管4的一端上；
23.反射镜水冷套3的端面设置有硅反射镜片10，硅反射镜片10的旁侧设置有金属正电极11，金属正电极11穿过存气套管9的一端的管口并与该管口上侧固定连接，反射镜水冷套3的外侧通过胶管a14与进水管2的一端套入式固定连接，进水管2的另一端通过进水嘴15套入式连通设置有延伸管18，延伸管18固定设置在水冷套管1另一端下侧并延伸至存气套管9的外部。
24.请参阅图3，激光管4的另一端通过输出镜水冷套5自上而下贯穿连接有排水管6，排水管6的端部通过环形管7与水冷套管1连通设置，水冷套管1设置在激光管4的内部；
25.输出镜水冷套5的端面设置有硒化锌输出镜片12，硒化锌输出镜片12的旁侧设置有金属负电极13，金属负电极13穿过存气套管9另一端的管口并与该管口的下侧固定连接，输出镜水冷套5的外侧通过胶管b17与排水管6的一端贯穿式固定连接，排水管6的另一端通过排水嘴16与环形管7的另一端套入式连通设置，不仅保障了激光管4的排水效果，还能使水冷套管1与存气套管9之间具备了弹性，从而使激光管4无论在胚烧制过程还是在使用及运输过程中都能有效地缓解其内部结构的残余应力，有效地抑制了激光管4爆裂和震碎的问题，保证了激光管4的正常工作。
26.在玻璃水冷管结构装备作业时，如图1-图3示意，将玻璃水冷管结构整体安装在激光管4的内部，使激光管4不仅具备了完整的水冷系统，还能缓解缓解了未能消除的剩余应力，达到抑制激光管4爆裂和震碎的目的。具体地：先根据放电管8的长度选择合适长度的水冷套管1套装包覆在放电管8的外部，使放电管8的两端空出，再在水冷套管1的两端分别开设进水口和出水口，使进水口设置在水冷套管1的一端下方，出水口设置在水冷套管1的另一端上方，而后在进水口处焊接上延伸管18并使延伸管18延伸至存气套管9的外部，从而使延伸管18的出口仍在水冷套管1的下侧，出水口处反向环绕水冷套管1一圈焊接上环形管7并使环形管7延伸至存气套管9的外部，从而使环形管7的出口也仍在水冷套管1的上侧，再而后在水冷套管1的外部套装包覆上存气套管9，并将存气套管9分别与延伸管18和环形管7
相接处焊牢，再将存气套管9一端环形管7与放电管8的一端套装固定在一起，存气套管9另一端通过与放电管8的另一端悬空式弹性连接在一起，而后在存气套管9的一端的管口上侧焊接上金属正电极11，并延伸至存气套管9外部，在存气套管的另一端的管口下侧焊接上金属负电极13，并延伸至存气套管9外部，同时在反射镜水冷套3和输出镜水冷套5的端面分别粘贴上硅反射镜片10和硒化锌输出镜片12，再在反射镜水冷套3和输出镜水冷套5的外侧分别固定上胶管a14和胶管b17，即完成激光管4的安装；然后在延伸管18的端处套装上进水嘴15，再在进水嘴15上套装上进水管2，而后将进水管2自下而上通过胶管a14套装在激光管4的一端部，同时在环形管7的端处套装上排水嘴16，再在排水嘴16上套装上排水管6，而后将排水管6自上而下贯穿胶管b17装配在激光管4的另一端部，即完成玻璃水冷管结构的安装。
27.本实用新型的工作原理及使用过程：如图1-图3示意，当激光管4需要工作时，先将放电管8抽真空后充入氦气、氮气、氢气、氙气、一氧化碳、二氧化碳中的一种气体，再将冷却水自上而下通过进水管2进入延伸管18并充入至水冷套管1内，再经过水冷套管1流至环形管7内并顺着环形管7排入自上而下的排水管6内而后排出，使水冷套管1满足了水路径自上而下的特性，形成完整的水冷系统，有效地降低了冷却水经过水冷套管1的难度，保证了激光管4的工作效率及效果，同时接通高压电源即可输出激光。
28.实施例2：
29.请参阅图1-图3，作为本实用新型的另一个目的，提供了一种玻璃二氧化碳激光管，在玻璃二氧化碳激光管中设有以上任一的玻璃水冷管结构，因此，玻璃二氧化碳激光管可以获得以上所描述的玻璃水冷管结构所具有的任一有益效果，在此不再赘述。

技术特征：
1.一种玻璃水冷管结构，包括水冷套管，所述水冷套管的内侧包覆设置有放电管，所述水冷套管的外侧包裹设置有存气套管，其特征在于，所述存气套管的一端与放电管的一端套装式固定连接，所述存气套管的另一端通过环形管与放电管的另一端悬空式弹性连接，所述环形管的一端从存气套管的上端穿行至存气套管的内部，并环绕水冷套管一圈与水冷套管的一端上侧连通设置。2.根据权利要求1所述的一种玻璃水冷管结构，其特征在于，所述水冷套管的另一端下部连通设置有进水管，所述进水管的端部自下而上套入设置在反射镜水冷套上，所述反射镜水冷套固定设置在激光管的一端上。3.根据权利要求2所述的一种玻璃水冷管结构，其特征在于，所述反射镜水冷套的端面设置有硅反射镜片，所述硅反射镜片的旁侧设置有金属正电极，所述金属正电极穿过存气套管的一端的管口并与管口上侧固定连接。4.根据权利要求3所述的一种玻璃水冷管结构，其特征在于，所述反射镜水冷套的外侧通过胶管a与进水管的一端套入式固定连接。5.根据权利要求4所述的一种玻璃水冷管结构，其特征在于，所述进水管的另一端通过进水嘴套入式连通设置有延伸管，所述延伸管固定设置在水冷套管另一端下侧并延伸至存气套管的外部。6.根据权利要求2所述的一种玻璃水冷管结构，其特征在于，所述激光管的另一端通过输出镜水冷套自上而下贯穿连接有排水管，所述排水管的端部通过环形管与水冷套管连通设置，所述水冷套管设置在激光管的内部。7.根据权利要求6所述的一种玻璃水冷管结构，其特征在于，所述输出镜水冷套的端面设置有硒化锌输出镜片，所述硒化锌输出镜片的旁侧设置有金属负电极，所述金属负电极穿过存气套管另一端的管口并与管口的下侧固定连接。8.根据权利要求7所述的一种玻璃水冷管结构，其特征在于，所述输出镜水冷套的外侧通过胶管b与排水管的一端贯穿式固定连接。9.根据权利要求8所述的一种玻璃水冷管结构，其特征在于，所述排水管的另一端通过排水嘴与环形管的另一端套入式连通设置。10.一种玻璃二氧化碳激光管，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的玻璃水冷管结构。

技术总结
本实用新型公开了一种玻璃水冷管结构及玻璃二氧化碳激光管，包括水冷套管，所述水冷套管的内侧包覆设置有放电管，所述水冷套管的外侧包裹设置有存气套管，所述存气套管的一端与放电管的一端套装式固定连接，所述存气套管的另一端通过环形管与放电管的另一端悬空式弹性连接，所述环形管的一端从存气套管的上端穿行至存气套管的内部，并环绕水冷套管一圈与水冷套管的一端上侧连通设置。本实用新型通过环形管将放电管与存气套管悬空式弹性连接，不仅抑制放电管的变形，还使水冷套管与存气套管之间具备了弹性，从而使激光管无论在胚烧制还是在使用及运输中都能缓解其内部结构的残余应力，抑制了激光管爆裂和震碎的问题，保证了激光管的正常工作。激光管的正常工作。激光管的正常工作。


技术研发人员：邢志华 邢峰
受保护的技术使用者：南通普瑞科技仪器有限公司
技术研发日：2022.08.19
技术公布日：2023/1/6