二氧化碳激光管充气技术
二氧化碳激光管气体或许共振腔气体很简单运送。CO2、氮气和氦气是经过压强为2200 PSIG (磅/平方英寸,表压) 的高压气缸来供气的。这种供气方法既合算又便利,由于共振腔气体的耗费率很低。关于每种气体来说,流入激光腔时的压强是80 PSIG,流速范围在0.005到0.70 scfh(规范立方英尺/小时)之间。
实际上,经过对气体的纯度级别进行具体的规定,人们发现首要有三种污染需求被下降:碳氢化合物,湿度和颗粒物质。碳氢化合物含量有必要限制在百万分之一以内,湿度有必要小于百万分之五,而粒子有必要小于10微米。这几类污染的存在会导致光束功率的严峻损耗。并且它们还可能在共振腔的镜子上留下堆积物或许腐蚀点,这就下降了镜子的有效性,缩短了它们的运用寿命。
关于激光气体来说,以一个液压缸作为首要供气源,另一个液压缸作为备用供气源。一旦作为首要供气源的液压缸空了,作为备用供气源的液压缸就被切换过来进行供气,这样就防止了当首要供气源的气体用完时激光器被主动封闭的状况。终端控制面板有三路控制器,能够对激光器进口处的进口压强进行微调。关于调理设备来说,氦气的走漏率约为1X 10-8 scc/s (规范立方厘米/秒,换算后,氦气的走漏率约为1立方厘米/3.3年)。不锈钢管和管道紧缩设备被用来保持气体的高纯度。转换设备还集成了一个T形过滤器,该净化器能够清除任何进入管道内的污染物,这些污染物可能来自初始架构阶段,或许替换液压缸的时分,或许任何可能呈现在管道中的走漏。在气体进入激光器的时分,一个精度为2微米的过滤器和一个大流量安全阀供给最终的维护,以防止粒子污染或许过压状况的呈现。
氮气能够被用于碳素钢、不锈钢、铝资料的辅佐切开。运用氮气时所得的碳素钢切开速度比运用氧气所得的速度来得低。可是,运用氮气会防止氧化物在切开表面的堆积。运用氮气时,喷嘴的大小范围在1.0 mm到2.3 mm之间,喷嘴处压强最大可到达265 PSIG,流速可到达1800 scfh。TRUMPF公司建议,氮气纯度至少要到达99.996%或4.6级。相同的,假如气体纯度更高的话,所得到的切开速度会更高,切断也更整洁。一切与辅佐气体相关的设备也有必要经过专门规划,以保持气体的高纯度。
辅佐气体的流速更高就使得液压缸或许杜瓦瓶与高压气缸相比成为更合算的供气源。由于所存储的是低温条件下的液态物质,蒸腾的气体存储在顶部空间。常见的液压缸有不同类型的安全阀,其送气气压分别为230、350或500 PSI。一般,压强为500 PSI的液压缸(又叫做激光器液压缸)是仅有合适的类型,由于激光辅佐气体需求很高的压强。从液压缸中抽取物质时能够是气态或许液态形式。但是,有必要是气态的物质才干够经过激光器和激光调理设备,假如运用的是液化气,那么液化气有必要先经外置气化器气化往后才干被运用。
需求指出的是,从液压缸内抽出气体的进程能够是相当杂乱的。从单个杜瓦缸中抽取气体的最大速率约为350立方英尺/小时,在接连运用的状况下,由于液压缸的容量开端下降,抽取率也会不断下降。在不同液压缸中运用多管设备并不总是起到正面效果。由于由不同液压缸的顶部压强所得到的速率会不相等,而压强壮的液压缸中的气流可能会挡住从压强小的液压缸中得到的气流。运用多管设备时,每添加一个液压缸,仅添加了原杜瓦瓶流量的20%(即 70立方英尺/小时)。为了进步液压缸多管设备的气流量,还有必要装置一个多管阀。多管阀能够使得各个液压缸顶部的气压更为均匀,然后使得对不同液压缸中气体的抽取进程也更均匀。运用多管阀时,每添加一个液压缸,大约能够添加原杜瓦瓶流量的80%(即280立方英尺/小时)。
关于氧气和氮气作为辅佐气体的状况,将来,公司期望氮气的供气方法变成固态罐。由于对氧气的要求不是很高,最高仅为50 PSI和250 scfh,这能够经过两个液压缸运用多管连接到一个圆顶加压、平衡杆式调理器。平衡杆式的规划使得每小时的流量能够高达10000立方英尺/小时,并且压强下降幅度很小,约在30-40 PSI之间。传统的反向阀座调理器并不合适这儿的运用,由于它们的气流曲线有严峻的下降。跟着对调理器流速要求的上升,它们所得到的出口处压强下降得更严峻。这样,当激光器内最小的压强无法保持时,维护电路被触发,激光器就被主动封闭。
调理器的圆顶加压特性让一小部分气体从主级调理器中排出,送至次级调理器,次级调理器再将气体送回该主级调理器的圆顶处。运用这些气体,而不是用弹簧,来压住横膈膜打开阀座,让下流的气体经过。这样的规划使得出口处压强能够在0-100 PSI之间或在0-2000 PSI之间改变,并且,虽然进口处的压强存在动摇,出口处的流速和压强也能保持不变。
以液压缸供给气体的方法来供给氮气并不是很有用。由于所需的最大流速为1800 scfh,压强则为256 PSIG,这将需求八个液压缸一同进行多管式供气,并且有必要运用多管阀来完成这项使命。但是,假如将液体从两个液体罐中抽取出来,然后送入流速为5000 scf的带散热片型气化器。从气化器流出的氮气被送入类似于氧气供气设备中的圆顶加压、平衡杆式调理器。