(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211134782.9 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 北京同方华 光系统科技有限公司 地址 100083 北京市海淀区五道口王庄路1 号清华同方科技大厦A座2 9层2912室 (72)发明人 王安敏　廖素英　 (51)Int.Cl. B23K 26/38(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种风冷式激光切割头 (57)摘要 本发明提出了一种风冷式激光切割头， 所述 激光切割头包括： 激光接口、 匀气盘、 镜筒、 外筒、 连接件、 喷嘴， 所述激光接口安装在镜筒上， 用于 连接激光输出头； 所述镜筒具有翅片特征并在中 心安装光学镜片， 将发散的激光准直、 聚焦； 所述 匀气盘装配在所述镜筒上， 所述外筒安装于所述 匀气盘上， 冷却气体通过所述匀气盘均匀地分配 在所述镜筒上的翅片间， 在所述外筒的约束下， 沿各个翅片间扰动并从翅片下端流出， 为所述镜 筒散热； 所述连接件及所述喷嘴确保切割保护气 与激光束能同轴输出并作用在工件 上。 本发明采 用风冷式散热结构， 无需液体冷却， 适用于不允 许或减少液体使用的环境， 尤其适用于具有放射 性的核能热室内。 权利要求书1页 说明书3页 附图6页 CN 115430930 A 2022.12.06 CN 115430930 A 1.一种风冷式激光切割头， 其特征在于， 包括： 激光接口 （1） 、 匀 气盘 （2） 、 镜筒 （3） 、 外筒 （4） 、 连接件 （10） 、 喷嘴 （11） ， 所述激光接口 （1） 安装在镜筒 （3） 上， 用于连接激光输出头； 所 述镜筒 （3） 具有翅片特征并在中心 安装光学镜片， 将发散的激光准直、 聚焦； 所述匀气盘 （2） 装配在所述镜筒 （3） 上， 所述外筒 （4） 安装于所述匀气盘 （2） 上， 冷却气体通过所述匀气盘 （2） 均匀地分配在所述镜筒 （3） 上的翅片间， 在所述外筒 （4） 的约束 下， 沿各个翅片间扰动并 从翅片下端流出， 为所述镜筒 （3） 散热； 所述连接件 （10） 及所述喷嘴 （11） 确保切割保护气与 激光束能同轴输出并作用在工件上。 2.如权利要求1所述的一种风冷式激光切割头， 其特征在于： 所述镜筒 （3） 中心腔内依 次安装准直镜 （5） 、 聚焦镜 （8） 、 保护镜 （9） ， 用隔圈 （6） 和压环 （7） 将光学镜片固定在所述镜 筒 （3） 内。 3.如权利要求1所述的一种风冷式激光切割头， 其特征在于： 所述外筒 （4） 与所述镜筒 （3） 翅片装配后形成多个垂直方向气流腔； 所述匀气盘 （2） 的上表面安装多个进气气嘴 （12） ， 下表 面设计与气流腔对应的多孔结构， 在所述匀气盘 （2） 的上表面与下表 面之间设置 气体缓冲腔， 冷却气体经过缓冲腔和多孔结构后均匀 地分配给各个气流腔， 保证所述镜筒 （3） 的散热高效、 均匀。 4.如权利要求1所述的一种风冷式激光切割头， 其特征在于： 所述激光接口 （1） 与光纤 式激光输出头匹配， 激光输出头可为QBH、 D80或SMA905； 所述激光接口 （1） 通过螺纹与所述 镜筒 （3） 连接， 通过调整螺纹旋入深度微调节输出聚焦光斑的大小。 5.如权利要求1所述的一种风冷式激光切割头， 其特征在于： 所述连接件 （10） 设计有圆 盘结构与所述镜筒 （3） 翅片贴合， 使从气流腔流出的气体向周向喷射， 不影响激光切割工 件； 所述连接件 （10） 上还安装有进气气嘴 （12） ， 气体通过所述气嘴 （12） 进入， 从所述喷嘴 （11） 处喷射出 具有一定 压力的保护气体， 与激光 光束共同作用实施切割作业。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115430930 A 2一种风冷式激光切割头 技术领域 [0001]本发明属于激光切割技术领域， 特别涉及一种风冷式激光切割头， 适用于不允许 或减少液体使用的环境工作， 尤其 适用于具有放 射性的核能热室内。 背景技术 [0002]激光切割头是激光切割机的重要组成部件之一， 其质量好坏直接影响整个系统的 性能。 激光切割头输出的极小聚焦光束 具有高能量密度、 高光束质量， 光斑辐照在材料上在 极短时间内迅速达到材料 的汽化温度， 蒸发形成孔洞， 随着光束的移动结合辅助气体不断 吹走熔渣， 连续的孔洞形成很窄的切缝， 从而实现对材 料的切割。 [0003]为获得高能的聚焦 光束， 激光切割头内安装的光学镜片将锥形发散的激光束经准 直、 聚焦后输出。 在光束被整形、 传输的过程中， 光学镜片会损耗吸收能量致使其温度越来 越高， 当达到一定温度时会使镜片表面镀层损伤或达到镜片材料损伤阈值而损坏， 因此要 为光学镜片散热使其维持在一定温度范围内。 现有技术中， 对激光切割头的散热采用液体 冷却方式， 即在激光切割头的结构中设计水道， 通入冷却液体进 行热交换， 使结构维持在适 宜温度内。 但是在某些工作环境中不允许使用或尽量少用液体冷却， 典型如核能领域的热 室， 因为热室具有放射性， 使用过后的液体会成为放射性废液， 对放射性废液的处理过程十 分复杂， 高放废液需长期贮藏， 中放废液需固化贮存或转成低放废液， 低放废液通过蒸发、 离子交换、 化学凝聚及隔膜分离等多种手段浓集处理， 也要将少量浓缩液固化储存， 而贮存 的放射性物质填埋、 维护费用高， 也存在安全隐患， 因此， 热室中不允许使用或尽量少用液 体。 发明内容 [0004]为解决目前技术的不足， 本发明结合现有技术， 提供一种风冷式激光切割头， 所述 激光切割头为风冷散热结构， 无需液体冷却。 通过冷却气 体与镜筒 上的翅片进 行热交换， 使 激光切割头维持适宜的温度。 [0005]为实现上述目的， 本发明的技 术方案如下。 [0006]本发明提供了一种风冷式激光切割头， 所述激光切割头包括： 激光接口、 匀气盘、 镜筒、 外筒、 连接件、 喷嘴， 所述激光接口安装在镜筒上， 用于连接激光输出头； 所述镜筒具 有翅片特征并在中心 安装光学镜片， 将发散的激光准直、 聚焦； 所述匀气盘装配在所述镜筒 上， 所述外筒安装于所述匀气盘上， 冷却气体通过所述匀气盘均匀 地分配在所述镜筒上 的 翅片间， 在所述外筒的约束下， 沿各个翅片间扰动并从翅片下端流出， 为所述镜筒散热； 所 述连接件及所述喷 嘴确保切割保护气与激光束能同轴输出并作用在工件上。 [0007]进一步的， 所述镜筒中心腔内依次安装准直镜、 聚焦镜、 保护镜， 用隔圈和压环将 光学镜片固定在所述镜筒内。 [0008]进一步的， 所述外筒与所述镜筒翅片装配后形成多个垂直方向气流腔； 所述匀气 盘的上表面安装多个进气气嘴， 下表面设计与气流腔对应的多孔结构， 在所述匀气盘的上说　明　书 1/3 页 3 CN 115430930 A 3