专利名称：激光能量计用水循环冷却系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光参数诊断领域，具体涉及一种激光能量计循环冷却系统，适 用于高功率、长脉冲激光能量计探头冷却。
背景技术：
在激光功率能量测量过程中，激光能量计探头受到激光辐照后表面的温度会不断 升高，为了防止探头损坏，经常需要对探头进行主动冷却，其中最有效一种方式就是利用水 冷，一个最简单的水循环冷系统通常包括水强制循环系统(水泵)、管阀及水箱三部分组 成，有些对温度控制要求较高的场合还需加入温控系统。对于高功率、长脉冲激光能量计 而言，水冷系统尤为重要，当激光辐照探头时，探头的温度会迅速升高，如果冷却速度达不 到要求探头很快就会因为温升过高而损坏，为了提高冷却速度通常只能通过降低水的初始 温度和增加水流的流量的方法实现。降低水的初始温度的措施主要包括两种第一种方法 在系统中加入制冷机，但大功率制冷机价格昂贵，会大大增加系统成本，同时制冷机的体积 和重量也很大，移动极为不便，不利于系统在多个场合使用；第二种方法增大水箱容积，这 样可以降低水箱中水的整体温升，但这种方法对水箱的机动性提出了更高的要求。增加水 流流量最常用的方法是提高水泵的额定流量和降低探头使用高度，但这又带来一个新的问 题，目前大额定流量的水泵使用扬程通常在IOm 20m，如果在Im 高度使用水泵很容 易烧毁，而且大流量水泵很难稳定提供较小流量的水流，这大大限制了冷却系统的适用性， 另外系统的扩展也将成为一个难题。发明内容为了克服现有激光能量计用水循环冷却系统冷却速度低、机动性能差以及适用性 不足等缺点，本实用新型提供一种激光能量计用水循环冷却系统。本实用新型的水循环冷 却系统可以有效扩展水箱容量、增大水流流量、提高系统机动能力。激光能量计用水循环冷却系统，其特点是，所述的循环冷却系统含有一个主水箱 和一个主水泵、一个辅助水箱和一个辅助水泵、主水箱流量调节通道、辅助水箱流量调节通 道、水容量动态调节通道和辅助连接管道；其中主水箱包括内胆、支撑框架、外壳、隔板、入 水管阀、出水管阀、排水管阀、合流管阀、分流管阀、连通管阀、万向轮，辅助水箱包括内胆、 支撑框架、外壳、隔板、入水管阀、出水管阀、排水管阀、连通管阀、万向轮；主水箱和辅助水 箱的结构完全相同，主水箱和辅助水箱的内胆均焊接在支撑框架内部，外壳将整个支撑框 架包裹，隔板将水箱分成上下两层，入水管阀、出水管阀、合流管阀和分流管阀均设置在隔 板上端，排水管阀设置在水箱底部并焊接在内胆底板上，连通管阀设置在水箱底部并焊接 在内胆侧壁上，四个万向轮对称的焊接在支撑框架底部；主水泵和辅助水泵分别设置在主 水箱和辅助水箱内胆底部；主水箱流量调节通道和辅助水箱流量调节通道均由球阀、三通 和管路组成，主水箱流量调节通道包含主水箱出水端流量控制管阀和主水箱入水端流量控 制管阀，其中主水箱出水端流量控制管阀的三个端口中的第一个端口与主水泵连接接，第二个端口与主水箱合流管阀连接接，第三个端口与主水箱出水管阀连接接；主水箱入水端 流量控制管阀的三个端口中的第一个端口与主水箱分流管阀连接接，第二个端口与主水箱 入水管阀连接接，第三个端口直接延伸到主水箱内胆底部；辅助水箱流量调节通道也包含 辅助水箱出水端流量控制管阀和辅助水箱入水端流量控制管阀，辅助水箱出水端流量控制 管阀一端与辅助水泵连接接，另外一端与辅助水箱出水管阀连接接；辅助水箱入水端控制 管阀一端与辅助水箱入水管阀连接接，另外一端直接延伸到辅助水箱内胆底部；水容量动 态调节通道包括软管和快速接头，水容量动态调节通道的两个配套的快速接头分别与主水 箱连通管阀和辅助水箱连通管阀连接接；主水箱出水管阀和主水箱入水管阀通过辅助连接 管道与激光能量计探头连接接；主水箱合流管阀和主水箱分流管阀通过辅助连接管道分别 与辅助水箱出水管阀和辅助水箱入水管阀连接。所述的主水箱流量调节通道和辅助水箱流量调节通道分别设置在主水箱和辅助 水箱内部，并分别固定在主水箱隔板和辅助水箱隔板上端。所述的主水泵和辅助水泵流量为10m3/h 40m3/h，并且主水泵和辅助水泵额定流 量完全相同，主水泵和辅助水泵的扬程为5 m 20m。所述的主水箱流量调节通道上有一个回流管阀，回流管阀一端与主水箱出水端流 量控制管阀连接接，另外一端延伸至水箱内胆底部。所述的水容量动态调节通道的快速接头两端均带有自封闭装置，自封闭装置设置 在快速接头内部。所述的主水箱和辅助水箱的外形尺寸完全相同。所述的辅助水箱的数量可以设置成两个或者两个以上。主水箱和辅助水箱均采用模块化设计，两个水箱可以单独工作，也可以同时工作， 单个水箱工作时可以满足较低的水流量要求，两个水箱同时工作时则可以满足较高的水流 量要求，再结合流量控制通道的功能系统的适应性有了较大的提高。整个系统拆分成多个 独立的单元后，由于每个水箱的体积比单独采用一个水箱的体积小很多，系统的机动性也 将显著提高。由于采用主水泵和辅助水泵相结合的方式，系统对单个水泵流量和扬程要求 大大降低，这也保证了系统能够长期稳定安全运行。另外这种模块化设计也便于系统继续 向更大流量方向扩展，而且这种扩展也不会影响系统的机动性能，便于系统在不同场合应 用。水容量动态调节通道利用连通器原理，保证各个水箱中水量平衡，水容量动态调节通道 的快速接头的自封闭功能可保证各个水箱之间的连接断开时水不会洒落或者溢出。本实用新型根据高功率、长脉冲激光的特点，采用模块化设计，使系统具备很高的 冷却速度，同时使系统的机动性能和扩展能力有了较大的提高。系统的结构简单、价格低 廉，可以适应不同的应用场合。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的激光能量计循环冷却系统结构示意图。图2为本实用新型的激光能量计循环冷却系统主水箱结构示意图。图3为本实用新型的激光能量计循环冷却系统的辅助水箱结构示意图。图4为本实用新型的激光能量计循环冷却系统的主水箱流量调节通道结构及连接关系示意图。图5为本实用新型的激光能量计循环冷却系统的辅助水箱流量调节通道结构及 连接关系示意图。图中，1.激光能量计探头 2.主水箱流量调节通道 3.主水箱 4.主 水泵 5.水容量动态调节通道 6.辅助水泵 7.辅助水箱 8.辅助水箱 流量调节通道 9.辅助连接管道 10.主水箱入水管阀 11.主水箱出水管阀 12.主水箱外壳 13.主水箱支撑框架 14.主水箱内胆 15.主水箱连通管阀 16.主水箱万向轮 17.主水箱排水管阀 18.主水箱隔板 19.主水箱合流 管阀 20.主水箱分流管阀 21.辅助水箱入水管阀 22.辅助水箱出水管阀 23.辅助水箱外壳 24.辅助水箱支撑框架 25.辅助水箱内胆 26.辅助水 箱连通管阀 27.辅助水箱万向轮 28.辅助水箱排水管阀 29.辅助水箱隔板 30.主水箱入水端流量控制管阀 31.主水箱出水端流量控制管阀 32.主水箱流 量调节通道三通I 33.主水箱流量调节通道球阀I 34.主水箱流量调节通道三通 II 35.主水箱流量调节通道球阀II 36.主水箱流量调节通道球阀III 37.主 水箱流量调节通道三通III 38.主水箱流量调节通道球阀IV 39.主水箱流量调 节通道球阀V 40.主水箱水流 41.辅助水箱入水端流量控制管阀 42.辅助 水箱出水端流量控制管阀 43.辅助水箱流量调节通道球阀I 44.辅助水箱流量 调节通道三通I 45.辅助水箱流量调节通道球阀II 46.辅助水箱流量调节通道 球阀III 47.辅助水箱流量调节通道球阀III 48.辅助水箱水流。
具体实施方式
图1中，本实用新型的一种激光能量计用水循环冷却系统含有一个主水箱3和一 个主水泵4、一个辅助水箱7和一个辅助水泵6、主水箱流量调节通道2、辅助水箱流量调节 通道8、水容量动态调节通道5和辅助连接管道9。其中主水箱包括内胆、支撑框架、外壳、 隔板、入水管阀、出水管阀、排水管阀、合流管阀、分流管阀、连通管阀、万向轮，辅助水箱包 括内胆、支撑框架、外壳、隔板、入水管阀、出水管阀、排水管阀、连通管阀、万向轮，主水箱3 和辅助水箱7的结构完全相同，并形成一个独立的单元，便于系统继续扩展。主水泵4和辅 助水泵6分别设置在主水箱3和辅助水箱7内胆底部，主水箱流量调节通道2和辅助水箱 流量调节通道8分别设置在主水箱3和辅助水箱7内部，并分别固定在主水箱隔板和辅助 水箱隔板上端，主水箱3和辅助水箱7的隔板下面空间可以用来盛水，主水箱3和辅助水箱 7隔板上面的空间就可以用来安装各种控制阀门，这样可以使系统更加紧凑、美观。主水泵 4和辅助水泵6流量为10m3/h，主水泵4和辅助水泵6的扬程为20m，这样既可以保证足够 的冷却流量，又能够防止水泵长时间空转并烧毁，主水泵4和辅助水泵6的额定流量相同， 这样便于控制流量和保持主水箱3和辅助水箱7水量平衡。主水箱3和辅助水箱7的外形 尺寸完全相同，可以使整个系统更加协调、美观。水容量动态调节通道5包括软管和快速 接头，水容量动态调节通道5的两个配套的快速接头两端均带有自封闭装置，自封闭装置 设置在快速接头内部，可防止在使用过程中需要断开水容量动态调节通道5时水流直接流 出，此种类型的快速接头可在厂家购置。主水箱3的出水管阀和主水箱的3的入水管阀通 过辅助连接管道9与激光能量计探头1连接，主水箱3的合流管阀和主水箱3的分流管阀通过辅助连接管道9分别与辅助水箱7的出水管阀和辅助水箱7的入水管阀连接。辅助水 箱7的数量可根据激光能量计探头1的冷却需要设置成两个或者两个以上，每个辅助水箱 7的功能完全相同，并且各个水箱依次连接，可用来扩展系统的冷却能力。图2中，主水箱内胆14焊接在主水箱支撑框架13内部，主水箱外壳12将整个主 水箱支撑框架13包裹，主水箱隔板18将主水箱3分成上下两层，主水箱入水管阀10、主水 箱出水管阀11、主水箱合流管阀19和主水箱分流管阀20均设置在主水箱隔板18上端，主 水箱排水管阀17设置在主水箱3底部并焊接在主水箱内胆14底板上，这样可保证主水箱3 中的水能够完全排出，主水箱连通管阀15设置在主水箱3底部，并且一端焊接主水箱内胆 14侧壁上，另外一端与水容量动态调节通道5的一个快速接头连接，四个主水箱万向轮16 对称的焊接在主水箱支撑框架13底部，并且对称排布，这些万向轮可大大提高了系统的机 动性能。图3中，辅助水箱内胆％焊接在辅助水箱支撑框架M内部，辅助水箱外壳^将 整个辅助水箱支撑框架M包裹，辅助水箱隔板四将辅助水箱7分成上下两层，辅助水箱入 水管阀21、辅助水箱出水管阀22均设置在辅助水箱隔板四上端，辅助水箱排水管阀观设 置在辅助水箱7底部并焊接在辅助水箱内胆25底板上，这样可保证辅助水箱7中的水能够 完全排出，辅助水箱连通管阀沈设置在辅助水箱7底部并且一端焊接主水箱内胆25侧壁 上，另外一端与水容量动态调节通道5的另外一个快速接头连接，四个辅助水箱万向轮27 对称的焊接在辅助水箱支撑框架M底部。图4中，主水箱流量调节通道2包括球阀、三通和管路，主水箱流量调节通道2包 含主水箱出水端流量控制管阀31和主水箱入水端流量控制管阀30，其中出水端流量控制 管阀31 —端与主水泵4连接，一端与主水箱合流管阀19连接，另外一端与主水箱出水管阀 11连接，主水箱入水端流量控制管阀30 —端与主水箱分流管阀20连接，一端与主水箱入水 管阀10连接，另外一端直接延伸到主水箱内胆底部，主水箱流量调节通道2上设置一个回 流管阀(主水箱流量调节通道球阀III 36)，回流管阀(主水箱流量调节通道球阀III 36) 一端与主水箱出水端流量控制管阀31连接，另外一端延伸至水箱内胆底部，这样可以使多 余的水重新回到主水箱中，同时还可以对主水泵4进行保护。主水箱水流40经过主水泵4 依次泵入主水箱流量调节通道球阀II 35、主水箱流量调节通道三通II 34、主水箱流量调 节通道球阀I 33、主水箱流量调节通道三通I 32，在主水箱流量调节通道三通I 32中主水 箱水流40与辅助水箱水流混合，多余的水流将在主水箱流量调节通道三通II 34处分流， 主水箱3中进入激光能量计探头1的水量可由主水箱流量调节通道球阀I 33控制。从主 水箱入水管阀10中流回的水流将在主水箱流量调节通道三通III 37处分流，一部分水流 经过主水箱流量调节通道球阀IV 38回到主水箱3中，另外一部分水流依次经过主水箱流 量调节通道球阀V 39和主水箱分流管阀20流向辅助水箱7。流入主水箱3和辅助水箱7 的水量可由主水箱流量调节通道球阀IV 38和主水箱流量调节通道球阀V 39进行控制。图5中，辅助水箱流量调节通道8包含辅助水箱出水端流量控制管阀42和辅助水 箱入水端流量控制管阀41，辅助水箱出水端流量控制管阀42 —端与辅助水泵6连接，另外 一端与辅助水箱出水管阀22连接，辅助水箱入水端控制管阀一端与辅助水箱入水管阀21 连接，另外一端直接延伸到辅助水箱内胆底部。辅助水箱流量调节通道8上设置一个回流 管阀(辅助水箱流量调节通道球阀III 46)，回流管阀(辅助水箱流量调节通道球阀III46) 一端与辅助水箱出水端流量控制管阀42连接，另外一端延伸至水箱内胆底部，这样可 以使多余的水重新回到辅助水箱中，同时还可以对辅助水泵6进行保护。辅助水箱水流48 经过辅助水泵6依次泵入辅助水箱流量调节通道球阀II 45、辅助水箱流量调节通道三通I 44和辅助水箱流量调节通道球阀I 43，多余的水流将在辅助水箱流量调节通道三通I 44 处分流，辅助水箱7中进入主水箱3中的水量可由辅助水箱流量调节通道球阀I 43控制， 流入辅助水箱7中的水量可以由辅助水箱流量调节通道球阀III 47进行控制。
权利要求1.激光能量计用水循环冷却系统，其特征在于所述的循环冷却系统含有一个主水箱(3)和一个主水泵(4)、一个辅助水箱(7)和一个辅助水泵(6)、主水箱流量调节通道(2)、 辅助水箱流量调节通道(8)、水容量动态调节通道(5)和辅助连接管道(9)；其中主水箱包 括内胆、支撑框架、外壳、隔板、入水管阀、出水管阀、排水管阀、合流管阀、分流管阀、连通管 阀、万向轮，辅助水箱包括内胆、支撑框架、外壳、隔板、入水管阀、出水管阀、排水管阀、连通 管阀、万向轮，主水箱(3)和辅助水箱(7)的结构完全相同，主水箱(3)和辅助水箱(7)的 内胆均焊接在支撑框架内部，外壳将整个支撑框架包裹，隔板将水箱分成上下两层，入水管 阀、出水管阀、合流管阀和分流管阀均设置在隔板上端，排水管阀设置在水箱底部并焊接在 内胆底板上，连通管阀设置在水箱底部并焊接在内胆侧壁上，四个万向轮对称的焊接在支 撑框架底部；主水泵(4)和辅助水泵(6)分别设置在主水箱(3)和辅助水箱(7)内胆底部，主 水箱流量调节通道(2)和辅助水箱流量调节通道(8)均由球阀、三通和管路组成，主水箱流 量调节通道(2 )包含主水箱出水端流量控制管阀(31)和主水箱入水端流量控制管阀(30 )， 其中主水箱出水端流量控制管阀(31)的三个端口中的第一个端口与主水泵(4)连接，第二 个端口与主水箱合流管阀(19)连接，第三个端口与主水箱出水管阀(11)连接，主水箱入水 端流量控制管阀(30)的三个端口中的第一个端口与主水箱分流管阀(20)连接，第二个端 口与主水箱入水管阀(10)连接，第三个端口直接延伸到主水箱内胆(14)底部，辅助水箱流 量调节通道(8)也包含辅助水箱出水端流量控制管阀(42)和辅助水箱入水端流量控制管 阀(41)，辅助水箱出水端流量控制管阀(42) —端与辅助水泵(6)连接，另外一端与辅助水 箱出水管阀(22)连接，辅助水箱入水端流量控制管阀(41) 一端与辅助水箱入水管阀(21) 连接，另外一端直接延伸到辅助水箱内胆(25)底部，水容量动态调节通道(5)包括软管和 快速接头，水容量动态调节通道的两个配套的快速接头分别与主水箱连通管阀(15)和辅助 水箱连通管阀(26)连接，主水箱出水管阀(11)和主水箱入水管阀(10)通过辅助连接管道 (9 )与激光能量计探头(1)连接，主水箱合流管阀(19 )和主水箱分流管阀(20 )通过辅助连 接管道(9)分别与辅助水箱的出水管阀(22)和辅助水箱入水管阀(21)连接。
2.根据权利要求1所述的激光能量计用水循环冷却系统，其特征在于所述的主水泵(4)和辅助水泵(6)流量为10m3/h 40m3/h，并且主水泵(4)和辅助水泵(6)额定流量相同， 主水泵(4)和辅助水泵(6)的扬程为5 m 20m。
3.3.根据权利要求1所述的激光能量计用水循环冷却系统，其特征在于所述的主水 箱流量调节通道(2)上有一个主水箱流量调节通道球阀III (36)，主水箱流量调节通道球 阀III (36)—端与主水箱出水端流量控制管阀(31)连接，另外一端延伸至主水箱内胆(14) 底部。
4.根据权利要求1所述的激光能量计用水循环冷却系统，其特征在于所述的水容量 动态调节通道(5)的快速接头两端均带有自封闭装置，自封闭装置设置在快速接头内部。
5.根据权利要求1所述的激光能量计用水循环冷却系统，其特征在于所述的主水箱 (3)和辅助水箱(7)的外形尺寸相同。
6.根据权利要求1所述的激光能量计用水循环冷却系统，其特征在于所述的辅助水 箱(7)的数量为两个或者两个以上。
专利摘要本实用新型提供了一种激光能量计用水循环冷却系统，所述水循环冷却系统含有一个主水箱和一个主水泵、一个辅助水箱和一个辅助水泵、主水箱流量调节通道、辅助水箱流量调节通道、水容量动态调节通道和辅助连接管道。其中主水箱和辅助水箱均采用模块化设计，两个水箱底部分别设置有一个潜水泵，两个水箱可以独立工作，也可以同时工作，在对流量要求更高的场合还可以将辅助水箱设置成多个，水流量大小可以由设置在两个水箱上部的流量调节通道进行调整，两个水箱的水量平衡则可以由设置在两个水箱下部的水容量动态调节通道进行调整。本实用新型具备很高的冷却速度，同时具有良好的机动性能和扩展能力，系统结构简单、价格低廉，可以适应不同的应用场合。
文档编号G01J1/00GK201828336SQ201020582740
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者何均章, 周山, 张凯, 彭勇, 胡晓阳, 谢传林, 高学燕, 魏继锋, 黄祖鑫 申请人:中国工程物理研究院应用电子学研究所