[实用新型]激光器循环冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，具体涉及一种激光器循环冷却系统及其控 制方法。

背景技术

光纤激光器具有转换效率高、光束质量好等特点，在激光加工、通信、医 疗和国防等领域都具有重要的应用。近年来，尽管单根光纤激光的功率水平不 断提升，但由于热损伤、非线性效应和热透镜效应等各种因素的制约，单根光 纤激光器的功率输出必然存在一定极限，此时，多路光纤激光相干、非相干或 者合束等方式将是发展低成本、高功率激光输出的重要技术途径。光纤激光器 的功率水平一旦达到千瓦级水平，其热管理必须采取液冷的方式，然而，传统 的实时液冷系统，其装置体积和重量规模较大、功耗较高，不利于工程实际应 用。此外，对于多路光纤激光合束系统而言，其光学模块需要较高的温控精度 要求；而驱动电源和准直器的散热没有温控精度要求，但需要采取特殊的防凝 露设计，对此传统的循环冷却系统并不能够解决多温区激光器的温控问题。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种激光器循环冷却系统及其控 制方法。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种激光器循环冷却系统,它包括低温制冷系统、相变蓄冷回路系统、单相 蓄冷回路系统和控制系统；控制系统分别连接所述低温制冷系统、相变蓄冷回 路系统以及单相蓄冷回路系统；所述低温制冷系统包括压缩机和冷凝器，所述 压缩机出口连接所述冷凝器入口，所述冷凝器出口分别连接第一电磁阀和第二 电磁阀；所述第一电磁阀出口连接所述相变蓄冷回路系统；所述第二电磁阀出 口连接所述单相蓄冷回路系统。

更进一步的技术方案是相变蓄冷回路系统包括：顺序连接的三通合流阀、 相变蓄冷回路加热元件、缓冲罐、相变蓄冷回路循环泵、光学模块热负载和相 变蓄冷器；所述三通合流阀的第一端与相变蓄冷回路加热元件连接，第二端与 光学模块热负载出口以及相变蓄冷器第二入口连接，第三端与相变蓄冷器第二 出口连接；所述相变蓄冷器第一入口连接所述第一电磁阀出口。

更进一步的技术方案是相变蓄冷回路系统还包括相变蓄冷回路旁通调节 阀，所述变蓄冷回路旁通调节阀一端与所述相变蓄冷回路循环泵出口以及光学 模块热负载入口连接，所述变蓄冷回路旁通调节阀另一端与所述光学模块热负 载出口、三通合流阀第二端以及相变蓄冷器第二入口连接。

更进一步的技术方案是单相蓄冷回路系统包括储液罐、单相蓄冷回路加热 元件、单相蓄冷回路循环泵、驱动电源热负载、准直器热负载；所述储液罐第 一入口连接所述第二电磁阀出口，所述储液罐第一出口连接所述压缩机，所述 储液罐第二入口分别与驱动电源热负载出口、准直器热负载出口连接；所述储 液罐第二出口连接所述单相蓄冷回路加热元件入口，所述单相蓄冷回路加热元 件出口连接单相蓄冷回路循环泵入口，所述单相蓄冷回路循环泵出口分别与所 述驱动电源热负载入口、准直器热负载入口连接。

更进一步的技术方案是单相蓄冷回路系统还包括单相蓄冷回路旁通调节 阀，所述单相蓄冷回路旁通调节阀一端分别与所述单相蓄冷回路循环泵出口、 驱动电源热负载入口、准直器热负载入口连接；所述单相蓄冷回路旁通调节阀 另一端分别与所述储液罐第二入口、驱动电源热负载出口、准直器热负载出口 连接。

更进一步的技术方案是相变蓄冷器内填充有相变储能材料。

更进一步的技术方案是三通合流阀为电动执行三通合流阀。

更进一步的技术方案是相变蓄冷回路系统和单相蓄冷回路系统共用一套低 温制冷系统。

更进一步的技术方案是提供一种激光器循环冷却系统控制方法，所述的控 制方法包括以下步骤：

步骤(1)、控制系统根据相变蓄冷器内的相变材料温度和储液罐中的冷却 液温度状态判断是否需要开启低温制冷系统对相变蓄冷器和储液罐进行制冷； 若相变材料温度高于设定值则执行步骤(2)；若储液罐中冷却液温度不在设定 范围则执行步骤(3)；

步骤(2)、控制系统开启低温制冷系统中的压缩机和第一电磁阀，直至相 变材料温度低于设定值后关闭第一电磁阀；