一种水冷式激光吸收装置的制作方法

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一种水冷式激光吸收装置
【技术领域】
1.本实用新型涉及激光散热技术领域，具体为一种水冷式激光吸收装置。

背景技术：

2.激光器的激光能量密度高，而且激光器往往封闭性差，散射的激光会照射到周围的环境中，会对人身安全产生危害，为了避免激光过于集中，从而导致能量过高而引发事故，通常只能拉远激光出射点和吸收模块的距离，因此体积大，不便于集成。目前也存在具有激光吸收体的激光器，其中一种技术为散射的激光主要是照射在一个开放的鳍片散热器，散热器的背面通过水冷将热量带走；另一种技术是激光照射在一个粗糙的冷水板表面，冷水板前方使用导热较好的材料搭建一个遮光罩防止激光向周围辐射，但前述用于对激光器进行吸收的吸收体仅仅只有被照射的冷水板可以带走热量，而其余反射面没有或者只有简单的液冷管，散热不均匀，这样会导致局部热量累计，温度过高，容易烫伤人体甚至引发火灾。

技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是现有的激光吸收体仅仅只有被照射的冷水板可以带走热量，而其余反射面没有或者只有简单的液冷管，散热不均匀，这样会导致局部热量累计，温度过高。
4.为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
5.第一方面，一种水冷式激光吸收装置，包括：主体1、前盖板2、后盖板3、多个光吸收体4、圆锥体5、多个液冷管6：
6.所述主体1为中空柱体，前盖板2设置于所述主体1的一端，所述后盖板3设置于所述主体1的另一端；
7.所述液冷管6设置于所述主体1的周遭内壁中，并且一端与所述前盖板2对接，另一端与所述后盖板3对接，所述前盖板2与后盖板3同所述液冷管6对接位置设置有凹槽7，每个液冷管6通过前盖板2中的凹槽7同前一个相邻的液冷管6相连通，通过后盖板3中的凹槽7同后一个相邻的液冷管6相连通，保证主体1中预设数量的液冷管6为一组依次串联；
8.所述后盖板3上设置有出水口32和进水口31，所述进水口31和所述出水口32分别与同一组液冷管6的首尾相连通，保证一组液冷管6中的冷却液循环；
9.所述光吸收体4设置在所述主体1内壁上，多个所述光吸收体4围成椎体状的光传输空间，所述椎体状的顶端汇聚于所述前盖板2的进光孔21处；
10.所述圆锥体5设置于所述后盖板3上，用于接收从所述进光孔21射入的激光，并将激光反射至周遭的光吸收体4上，所述光吸收体4用于将接收到的来自激光的热量传递给主体1内壁，被主体1内壁中的液冷管6吸收。
11.优选的，所述圆锥体5包括圆锥头51和圆锥基底52，其中：
12.所述圆锥头51与所述圆锥基底52一体成型，所述圆锥体5为所述圆锥体5前半端，
所述圆锥基底52为所述圆锥体5后半端，所述圆锥头51锥度小于所述圆锥基底52锥度，所述圆锥头51用于降低激光的功率密度并将激光反射至所述光吸收体4上，所述圆锥基底52用于将接收到的激光反射至所述光吸收体4上。
13.优选的，所述圆锥体5和所述后盖一体成型设置或通过螺钉进行固定连接。
14.优选的，所述预设数量小于等于主体1中液冷管6的总数量，同时大于等于2；
15.其中，所述主体1中液冷管6的总数量大于等于4。
16.优选的，所述前盖板2设置于所述主体1的一端，所述后盖板3设置于所述主体1的另一端，具体包括：
17.所述前盖板2与所述后盖板3上均设置有第一螺纹孔11，所述第一螺纹孔11位于相邻凹槽7之间；
18.所述主体1端面上设置有第二螺纹孔12，所述第二螺纹孔12同所述第一螺纹孔11相对应；
19.通过螺钉将相互对应的第一螺纹孔11和第二螺纹孔12进行配合连接，从而将所述前盖板2和所述后盖板3固定于所述主体1的两端。
20.优选的，所述第二螺纹孔12表面设置有垫圈13，所述垫圈13用于在第一螺纹孔11和第二螺纹孔12相配合后，所述垫圈13与所述前盖板2或所述后盖板3相抵接，阻隔冷却液进入第二螺纹孔12。
21.优选的，所述前盖板2与所述后盖板3同所述主体1端面之间还设置有第一胶圈8，所述第一胶圈8沿所述凹槽7的外边缘设置于所述主体1两侧端面的外围，用于阻隔冷却液漏出至主体1外。
22.优选的，所述前盖板2与所述后盖板3同所述主体1端面之间还设置有第二胶圈9，所述第二胶圈9沿所述凹槽7的内边缘设置于所述主体1两侧端面的内圈，用于阻隔冷却液流入至主体1内部。
23.优选的，所述液冷管6的管体内表面为锯齿状或拉链状，从而增大液冷管6内部的冷却液的散热面积。
24.优选的，一个凹槽7覆盖两个相邻的液冷管6，所述前盖板2上的凹槽7在所述主体1上的投影为第一投影，所述后盖板3上的凹槽7在所述主体1上的投影为第二投影，处于相邻位置的第一投影和第二投影存在部分重叠，重叠部分覆盖同一个液冷管6。
25.本实用新型提供的水冷式激光吸收装置，通过中空柱体样式的主体1，在主体1周边壁内均开有液冷管6，所述主体1通过前后的前盖板2与后盖板3封闭，同时主体1内的液冷管6前后两端同所述前盖板2和后盖板3相对接，同时两盖板和液冷管6相对接的部分还设置有凹槽7，所述凹槽7将相邻的液冷管6串联，并且将同一组串联的液冷管6的首尾两端同后盖板3上设置的进水口31和出水口32对接起来，实现液冷循环；并且在主体1内壁上设置有光吸收体4，后盖板3内侧设置有对接激光的镜面圆锥体5，通过圆锥体5将激光反射至周边的光吸收体4，使得激光的热量被均匀发散至周遭的光吸收体4上，避免了吸收体局部热量累计，温度过高的问题，并通过主体1中的液冷管6将激光的热量吸收。
【附图说明】
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中
所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本实用新型实施例提供的一种水冷式激光吸收装置的装置爆炸图；
28.图2是本实用新型实施例提供的一种水冷式激光吸收装置的后盖板的正视图；
29.图3是本实用新型实施例提供的一种水冷式激光吸收装置的后盖板的后视图；
30.图4是本实用新型实施例提供的一种水冷式激光吸收装置的前盖板的正视图；
31.图5是本实用新型实施例提供的一种水冷式激光吸收装置的前盖板的后视图；
32.图6是本实用新型实施例提供的一种水冷式激光吸收装置的截面图；
33.图7是本实用新型实施例提供的一种水冷式激光吸收装置去除后盖板后的后视图；
34.图8是本实用新型实施例提供的另一种水冷式激光吸收装置的装置爆炸图；
35.图9是本实用新型实施例提供的一种水冷式激光吸收装置的主体的结构示意图；
36.其中，附图标记为：
37.主体1；前盖板2；后盖板3；光吸收体4；圆锥体5；液冷管6；凹槽7；进光孔21；进水口31；出水口32；圆锥头51；圆锥基底52；第一螺纹孔11；第二螺纹孔12；垫圈13；第一胶圈8；第二胶圈9。
【具体实施方式】
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。
40.此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
41.实施例1:
42.本实用新型实施例1提出了一种水冷式激光吸收装置；如图1所示，包括：主体1、前盖板2、后盖板3、多个光吸收体4、圆锥体5、多个液冷管6：
43.所述主体1为中空柱体，前盖板2设置于所述主体1的一端，所述后盖板3设置于所述主体1的另一端；
44.在本实施例中，所述主体1、所述前盖板2和所述后盖板3采用铝合金或者紫铜制成，或者由本领域技术人员根据实际情况选用其他散热性良好易于加工的材料制成；所述主体1的外形可为圆柱体、长方体或者正方体。
45.如图2-图5所示，所述液冷管6设置于所述主体1的周遭内壁中，并且一端与所述前盖板2对接，另一端与所述后盖板3对接，所述前盖板2与后盖板3同所述液冷管6对接位置设置有凹槽7，每个液冷管6通过前盖板2中的凹槽7同前一个相邻的液冷管6相连通，通过后盖
板3中的凹槽7同后一个相邻的液冷管6相连通，保证主体1中预设数量的液冷管6为一组依次串联；
46.所述后盖板3上设置有出水口32和进水口31，所述进水口31和所述出水口32分别与同一组液冷管6的首尾相连通，保证一组液冷管6中的冷却液循环；
47.在本实施例中，所述液冷管6一端从所述主体1一侧端面通出，所述液冷管6另一端从所述主体1另一侧通出；所述主体1上至少设置有4个液冷管6，等距分布在所述主体1的端面，每个液冷管6通过前盖板2和后盖板3上的凹槽7同相邻的液冷管6连通，同时，液冷管6的两端通过前盖板2上的凹槽7或者后盖板3上的凹槽7分别同相邻两侧的液冷管6端口相连通，保证液冷管6一端用于接收相邻一侧液冷管6中的冷却液，另一端用于接收相邻另一侧液冷管6中的冷却液，促使主体1上的同一组的所有液冷管6串连，冷却液能够在同组中所有液冷管6中流通，这样在一组液冷管6仅设置一个出水口32和一个进水口31即可，新的冷却液经过所述进水口31进入液冷管6，并通过相邻液冷管6之间的凹槽7流经主体1中的同组的液冷管6，最终从所述出水口32中排出，达到液冷管6循环的目的。
48.在本实施例中，所述预设数量小于等于主体1中液冷管6的总数量同时大于等于2，从而将液冷管6至少分为大于等于1的数量的组。
49.如图6和图7所示，所述光吸收体4设置在所述主体1内壁上，多个所述光吸收体4围成椎体状的光传输空间，所述椎体状的顶端汇聚于所述前盖板2的进光孔21处；
50.所述光吸收体4由对激光吸收率高且导热性能良好的材料制成，在本实施例中采用石墨制成，或者由本领域技术人员在满足上述要求的情况下根据实际情况进行设定。
51.单个所述光吸收体4为三角锥状，单个光吸收体4设置于所述主体1内壁上，本实施例中四个光吸收体4环绕主体1内壁设置，通过各个光吸收体4上的三角面将主体1内部构成椎体，所述椎体的锥度大于等于后板件上圆锥体5的锥度；并且所述前盖板2配合所述光吸收体4设置的进光孔21为与光吸收体4内壁锥度相同的椎体。
52.所述圆锥体5设置于所述后盖板3上，用于接收从所述进光孔21射入的激光，并将激光反射至周遭的光吸收体4上，所述光吸收体4用于将接收到的来自激光的热量传递给主体1内壁，被主体1内壁中的液冷管6吸收。
53.本实施例提供的水冷式激光吸收装置，通过中空柱体样式的主体1，在主体1周边壁内均开有液冷管6，所述主体1通过前后的前盖板2与后盖板3封闭，同时主体1内的液冷管6前后两端同所述前盖板2和后盖板3相对接，同时两盖板和液冷管6相对接的部分还设置有凹槽7，所述凹槽7将相邻的液冷管6串联，并且将同一组串联的液冷管6的首尾两端同后盖板3上设置的进水口31和出水口32对接起来，实现液冷循环；并且在主体1内壁上设置有光吸收体4，后盖板3内侧设置有对接激光的镜面圆锥体5，通过圆锥体5将激光反射至周边的光吸收体4，缩短了激光出射点与光吸收体4之间的距离，并使得激光的热量被均匀发散至周遭的光吸收体4上，避免了吸收体局部热量累计，温度过高的问题，最后通过主体1中的液冷管6将激光的热量吸收。
54.在本实施例中，将主体1中的预设数量的液冷管6分为一组，所述预设数量小于等于主体1中液冷管6的总数量，从而将液冷管6至少分为大于等于1的数量组；在此基础上，每一组首尾两个液冷管6朝向后盖板3的一端，不设置凹槽7，而是设置进水口31与出水口32，从而保证进水口31进入的冷却液通过该组中所有的液冷管6以及各个液冷管6之间的凹槽7
后，从出水口32中排出，从而保证主体1中冷却液的流动更新，维持装置的冷却效率。
55.一个凹槽7覆盖两个相邻的液冷管6，所述前盖板2上的凹槽7在所述主体1上的投影为第一投影，所述后盖板3上的凹槽7在所述主体1上的投影为第二投影，处于相邻位置的第一投影和第二投影存在部分重叠，重叠部分覆盖同一个液冷管6。
56.在此基础上，本实施例还提供一种液冷循环结构的优选方案，在整个后盖板3上仅设置一个进水口31和一个出水口32，所述进水口31设置于第一液冷管6的后盖板3的一端，所述第一液冷管6为主体1上所有液冷管6中任意一个液冷管6，第一液冷管6与前盖板2的内部对接处设置有第一凹槽7，第一凹槽7的长度为其他普通凹槽7的两倍，而第一液冷管6位于第一凹槽7的中间位置，第一凹槽7两端分别与第一液冷管6相邻两侧的其他液冷管6对接，因此第一液冷管6位于后盖板3的一端用于冷却液输入，而位于前盖板2的一端通过第一凹槽7同时与相邻两侧的液冷管6实现对接，从第一液冷管6输入的冷却液会从第一凹槽7的中间位置分流，分别进入相邻的两个液冷管6中；而出水口32设置于第二液冷管6的后盖板3一端，所述第二液冷管6为主体1上除开第一液冷管6以外的任一一个液冷管6，所述第二液冷管6同前盖板2的对接位置设置有第二凹槽7，所述第二凹槽7与第一凹槽7长度一致，所述第二液冷管6设置于所述第二凹槽7的中间位置，第二凹槽7的两端分别与第二液冷管6相邻两侧的其他液冷管6对接，而主体1上其他的液冷管6通过凹槽7与相邻两端的液冷管6分别串联，从而以第一液冷管6为起点，第二液冷管6为终点围成闭环，第二液冷管6通过第二凹槽7接收到来自相邻两侧液冷管6的冷却液，并从出水口32排出，完成主体1中冷却液的循环。
57.考虑到激光的高功率密度，被长期照射容易对光吸收体4产生较大的损坏，减少装置自身的吸收效率与使用寿命，因此，本实施例还涉及以下设计：
58.如图6所示，所述圆锥体5包括圆锥头51和圆锥基底52，其中：
59.所述圆锥头51与所述圆锥基底52一体成型，所述圆锥体5为所述圆锥体5前半端，所述圆锥基底52为所述圆锥体5后半端，所述圆锥头51锥度小于所述圆锥基底52锥度，所述圆锥头51用于降低激光的功率密度并将激光反射至所述光吸收体4上，所述圆锥基底52用于将接收到的激光反射至所述光吸收体4上。
60.所述圆锥体5和所述后盖一体成型设置或通过螺钉进行固定连接。
61.由于通常激光器输出的光斑的截面光斑功率密度不均匀，侧面的光斑成一定的发散角扩散，越远离激光的中轴线以及越远离激光的发光点时功率密度越低，因此本实施例的圆锥体5前端的锥度更小，相对于同样直径的光斑照射在更小锥度的镜面表面时，其在轴向上尺度的增加，从而提高了和光斑的接触面，因此降低了激光的功率密度；而圆锥基底52则仅用于将剩余遗漏或散射出来的激光反射至光吸收体4中，保持整体的光吸收稳定；同时圆锥体5通过对激光的反射缩短了激光出射点与吸收体之间的距离，将激光与吸收体集成于小体积的封闭装置中。
62.如图2-图5以及图8所示，所述前盖板2设置于所述主体1的一端，所述后盖板3设置于所述主体1的另一端，具体包括：
63.所述前盖板2与所述后盖板3上均设置有第一螺纹孔11，所述第一螺纹孔11位于相邻凹槽7之间；
64.所述主体1端面上设置有第二螺纹孔12，所述第二螺纹孔12同所述第一螺纹孔11
相对应；
65.通过螺钉将相互对应的第一螺纹孔11和第二螺纹孔12进行配合连接，从而将所述前盖板2和所述后盖板3固定于所述主体1的两端。
66.考虑到盖板同主体1之间的螺钉连接点与各个凹槽7之间距离较近，而凹槽7中存在冷却液流动，因此需要避免冷却液从螺钉以及螺孔之间的间隙进入。
67.如图9所示，所述第二螺纹孔12表面设置有垫圈13，所述垫圈13用于在第一螺纹孔11和第二螺纹孔12相配合后，所述垫圈13与所述前盖板2或所述后盖板3相抵接，阻隔冷却液进入第二螺纹孔12。
68.同时也需要顾及到冷却液在凹槽7中流动的同时，直接从盖板与主体1之间的间隙中漏出到外部或者漏进至主体1中，对装置造成损坏，因此需要将盖板与主体1之间进行密封。
69.如图9所示，所述前盖板2与所述后盖板3同所述主体1端面之间还设置有第一胶圈8，所述第一胶圈8沿所述凹槽7的外边缘设置于所述主体1两侧端面的外围，用于阻隔冷却液漏出至主体1外。
70.所述前盖板2与所述后盖板3同所述主体1端面之间还设置有第二胶圈9，所述第二胶圈9沿所述凹槽7的内边缘设置于所述主体1两侧端面的内圈，用于阻隔冷却液流入至主体1内部。
71.所述主体1和所述盖板之间除开使用胶圈进行密封之外，还可以将盖板和主体1之间直接通过焊接进行密封。
72.所述液冷管6的管体内表面为锯齿状或拉链状，从而增大液冷管6内部的冷却液的散热面积。
73.通过将液冷管6内表面设置为锯齿状，从而将增大液冷管6内部的冷却液对外界的接触面积，进一步提高热量吸收的效率。
74.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种水冷式激光吸收装置，其特征在于，包括：主体(1)、前盖板(2)、后盖板(3)、多个光吸收体(4)、圆锥体(5)、多个液冷管(6)：所述主体(1)为中空柱体，前盖板(2)设置于所述主体(1)的一端，所述后盖板(3)设置于所述主体(1)的另一端；所述液冷管(6)设置于所述主体(1)的周遭内壁中，并且一端与所述前盖板(2)对接，另一端与所述后盖板(3)对接，所述前盖板(2)与后盖板(3)同所述液冷管(6)对接位置设置有凹槽(7)，每个液冷管(6)通过前盖板(2)中的凹槽(7)同前一个相邻的液冷管(6)相连通，通过后盖板(3)中的凹槽(7)同后一个相邻的液冷管(6)相连通，保证主体(1)中预设数量的液冷管(6)为一组依次串联；所述后盖板(3)上设置有出水口(32)和进水口(31)，所述进水口(31)和所述出水口(32)分别与同一组液冷管(6)的首尾相连通，保证一组液冷管(6)中的冷却液循环；所述光吸收体(4)设置在所述主体(1)内壁上，多个所述光吸收体(4)围成椎体状的光传输空间，所述椎体状的顶端汇聚于所述前盖板(2)的进光孔(21)处；所述圆锥体(5)设置于所述后盖板(3)上，用于接收从所述进光孔(21)射入的激光，并将激光反射至周遭的光吸收体(4)上，所述光吸收体(4)用于将接收到的来自激光的热量传递给主体(1)内壁，被主体(1)内壁中的液冷管(6)吸收。2.根据权利要求1所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，所述圆锥体(5)包括圆锥头(51)和圆锥基底(52)，其中：所述圆锥头(51)与所述圆锥基底(52)一体成型，所述圆锥体(5)为所述圆锥体(5)前半端，所述圆锥基底(52)为所述圆锥体(5)后半端，所述圆锥头(51)锥度小于所述圆锥基底(52)锥度，所述圆锥头(51)用于降低激光的功率密度并将激光反射至所述光吸收体(4)上，所述圆锥基底(52)用于将接收到的激光反射至所述光吸收体(4)上。3.根据权利要求2所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，所述圆锥体(5)和所述后盖一体成型设置或通过螺钉进行固定连接。4.根据权利要求1所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，所述预设数量小于等于主体(1)中液冷管(6)的总数量，同时大于等于2；其中，所述主体(1)中液冷管(6)的总数量大于等于4。5.根据权利要求1所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，所述前盖板(2)设置于所述主体(1)的一端，所述后盖板(3)设置于所述主体(1)的另一端，具体包括：所述前盖板(2)与所述后盖板(3)上均设置有第一螺纹孔(11)，所述第一螺纹孔(11)位于相邻凹槽(7)之间；所述主体(1)端面上设置有第二螺纹孔(12)，所述第二螺纹孔(12)同所述第一螺纹孔(11)相对应；通过螺钉将相互对应的第一螺纹孔(11)和第二螺纹孔(12)进行配合连接，从而将所述前盖板(2)和所述后盖板(3)固定于所述主体(1)的两端。6.根据权利要求5所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，所述第二螺纹孔(12)表面设置有垫圈(13)，所述垫圈(13)用于在第一螺纹孔(11)和第二螺纹孔(12)相配合后，所述垫圈(13)与所述前盖板(2)或所述后盖板(3)相抵接，阻隔冷却液进入第二螺纹孔(12)。7.根据权利要求6所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，所述前盖板(2)与所述后
盖板(3)同所述主体(1)端面之间还设置有第一胶圈(8)，所述第一胶圈(8)沿所述凹槽(7)的外边缘设置于所述主体(1)两侧端面的外围，用于阻隔冷却液漏出至主体(1)外。8.根据权利要求7所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，所述前盖板(2)与所述后盖板(3)同所述主体(1)端面之间还设置有第二胶圈(9)，所述第二胶圈(9)沿所述凹槽(7)的内边缘设置于所述主体(1)两侧端面的内圈，用于阻隔冷却液流入至主体(1)内部。9.根据权利要求1～8任一项所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，所述液冷管(6)的管体内表面为锯齿状或拉链状，从而增大液冷管(6)内部的冷却液的散热面积。10.根据权利要求1～8任一项所述的水冷式激光吸收装置，其特征在于，一个凹槽(7)覆盖两个相邻的液冷管(6)，所述前盖板(2)上的凹槽(7)在所述主体(1)上的投影为第一投影，所述后盖板(3)上的凹槽(7)在所述主体(1)上的投影为第二投影，处于相邻位置的第一投影和第二投影存在部分重叠，重叠部分覆盖同一个液冷管(6)。

技术总结

本实用新型提供的一种水冷式激光吸收装置，通过中空柱体样式的主体，在主体周边壁内均开有液冷管，所述主体通过前后的前盖板与后盖板封闭，同时主体内的液冷管前后两端同所述前盖板和后盖板相对接，同时两盖板和液冷管相对接的部分还设置有凹槽，所述凹槽将相邻的液冷管串联，并且将同一组串联的液冷管的首尾两端同后盖板上设置的进水口和出水口对接起来，实现液冷循环；并且在主体内壁上设置有光吸收体，后盖板内侧设置有对接激光的镜面圆锥体，通过圆锥体将激光反射至周边的光吸收体，从而保证主体中的液冷管将激光的热量吸收。保证主体中的液冷管将激光的热量吸收。保证主体中的液冷管将激光的热量吸收。