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激光冷水机原理及其运用

时间:2018-01-13 17:52 点击次数:
 

                       激光冷水机原理及其应用                                         常激光冷水机用于冷却切割机,打标机,雕刻机等设备的CO2激光玻璃管,半导体激光器,或光纤激光器。用户可根据激光器不同功率选配适用冷水机。

激光冷水机是工业制冷机对激光行业的一种个别化应用,激光冷水机主要是对激光设备的激光发生器进行水循环冷却,并控制激光发生器的使用温度,使激光发生器可以长时间保持正常工作。激光设备在长时间运行过程中,激光发生器会不断产生高温,温度过高就会影响激光发生器的正常工作,所以需要激光冷水机进行水循环冷却控温。

针对激光发生器的类型,冷水机分类方式,把激光冷水机分为二氧化碳玻璃激光管激光冷水机、二氧化碳金属射频管激光冷水机、半导体侧泵激光冷水机、半导体端泵激光冷水机、YAG激光冷水机、光纤激光冷水机、紫外激光冷水机。

激光标刻是二十世纪后期兴起的最热门工业加工手段。国内从事激光打标机,激光雕刻机,激光焊接机,激光喷码机,激光切割机等等激光加工设备的研发,生产,加工企业不断涌现。而冷却系统的好坏则是整个激光标刻作业中的一关键一环。

2激光冷水机参数

激光冷水机在激光加工过程中不仅保护CO2激光管、YAG固体激光器晶体和灯管防暴;充分、恒定的激光器内腔温度是激光输出功率稳定、激光腔无热变型、激光光束质量一致等的保证。选择合适的激光器冷却系统可大大提高激光器的使用寿命和加工精度,把激光设备的性能发挥到极致。然而,大多数用户和厂家在选用和推荐激光冷却系统式都往往概念很模糊,市面上很多激光冷水机也是指标不清,用户配备也是随大流,不能准确地对所用激光设备做到合理的保护。 下面提到的几个指标对激光冷水机的选择很关键:

1.制冷量

a.顾名思义为冷却系统的实际制冷能力,是激光器冷却设备选择的第一个指标。

b.一般vns9848威尼斯城可以根据激光器的光电转换效率来计算出激光器的发热量,再来选择。

P热 = P 激光 μ

假设玻璃管CO2激光器的热效率μ一般为15%80W的激光器则最少需要:80/0.15 = 533W

也就是说在产生80W激光的同时,激光器注入533W的能量,无效能量需要水冷机带走。

c.有些时候vns9848威尼斯城,vns9848威尼斯城直接根据激光电源的输入额定功率减去激光器的输出功率来确定激光冷水机的制冷量。比如vns9848威尼斯城常用的射频激光器和固体激光器都会标明额定满功率的电源电压和电流,以相干70W射频激光器为例,其要求电源输入48V25A,瞬时36A,可以计算输入功率最大1200W

2.水流量和增压泵扬程

大家都会关注制冷量,往往会忽视水流量这个指标。制冷量代表压缩机可是提供的制冷能力,而水流量代表冷水机带走热量的能力,这就造成大家常常看到的现象:名义制冷量1000W的冷水机连接一台80W的玻璃管,冷水机显示25℃,激光管却热得发烫;在事实上没有起到应用的作用。

3.热效率和水容积

以上连个概念就引出了水冷机热效率和水容积的概念,也就是压缩机的工作控制方式和水箱大小两个指标。一般水箱越大越好,但在设计上不同的压缩机控制方式会 有很大不同。这就是同样的压缩机制冷量和水容积,带有PID反馈功能的运转控制方式会大大提高整体系统的制冷能力。

4.温控精度

这个指标完全来自激光器的要求,对于半导体激光器来讲必须温控精度±0.1℃,这就要求压缩机预知温度变化规律,自适应负载的变化,一般用集成温控模块的 水冷机都不可能做到这一点。当然对CO2激光器来讲温度要求±2℃到±5℃,市面上大多数专用水冷机都可以做到。

5.水质要求和水过滤以及水循环系统材质

a.这一综合指标往往被忽略,但其非常重用,直接影响激光器的寿命。

i.CO2玻璃管激光器来讲,两端镜片出属于水流死角,很容易滞留水中的杂质,造成散热不良,镜片的微变形直接影响激光器的输出光束质量和光斑模式。

ii.对射频激光器来讲,散热板聚集水垢和铜锈等杂质会造成腔内温度过高电极板变形,进而温度传感器报警,激光器不出光等故障产生。

iii.YAG激光器来讲,泵浦灯、晶体和镀金腔的表面洁净度直接影响出光功率和光斑模式;半导体模块内微小水孔堵塞直接会烧毁巴条。

b.市面上大多是冷水机冷媒管采用铜管,而蒸发盘直接置于冷却水中,会产生大量的铜锈,直接影响激光器。

c.很多无过滤器的是冷水机直接加自来水或者使用长时间不更换的纯净水,都会使滋生的细菌和杂质沉积到激光器,影响激光器的寿命和使用效果。

4冷水机常见问题

1. 什么叫非启停式冷水机,如何选购?

非启停式的冷水机其实是控制冷水机内冷媒流向来控制制冷循环水的温度。按照冷水机的制造原理,一共分为2种控制方式,在5度以内采用冷媒流向的控制方式,使冷水机可以精确控制温度在正负0.1度,在5度以外采用压缩机启停方式,使冷水机在不需要强烈制冷的情况下节能工作。 基于冷水机的工作方式,对于冷水机的制冷精度要求基本上可以满足(精度要求高的可以采用冷媒流向的控制方式)。

  剩下来就是制冷功率和水泵的选型要求了,只要考虑了具体的发热量,就可以选用不同制冷量的冷水机,然后再看水泵的扬程和流量需求,选择不同的水泵。这样就可以找到合适的冷水机了。

冷水量,一般用RT表示,但冷吨分 三种:美国冷吨、日本冷吨和英国冷吨.vns9848威尼斯城平时说的和最常用的都是美国冷吨,US.RT表示,US就是美国的缩写了1US.RT=3516.7W,而HP指的是冷水机压缩机的输入功率单位,一般1HP的压缩机可以有2500W的制冷量,当然有些冷水机使用1HP的压缩机,可能系统只会有2300W,有些冷水机的1HP可能是2800W

1)、案例一:智能温控模式控制冷却水温度。要求水温最高不超过31度,最低不低于25度,目标水温比气温低3度,在气温不变的情况下,水温波动不大于正负0.5度。当水温低于目标水温10度或者高于目标水温10度时报警。(即当气温在30.0度时,冷却水温在27.5度至26.5度之间,如气温变为30.5度,冷却水温在28.0度至27.0度之间。)

2)、案例二:恒温模式控制冷却水温度。要求冷却水温度恒定在28度、水温波动不大于正负2度。水温超过正常水温5度即超高温报警,低于正常水温10度时即超低温报警。并且可以方便的通过用户设定在530度之间调整水温设定。

3)、案例三:恒温模式控制冷却水温度。要求冷却水温度恒定在25度、水温波动不大于正负1度。水温超过30度即超高温报警,低于10度时,超低温报警。(即不管气温多少度,冷却水温恒定在24.0度至26.0度之间。)



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