具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410792830.6 | 申请日 | 2024-06-19 |
| 公开(公告)号 | CN118559195A | 公开(公告)日 | 2024-08-30 |
| 申请人 | 广东工业大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 刘桂贤; 师晓宇; 杨慧贤; 黄顺; 张永俊; | 第一发明人 | 刘桂贤 |
| 权利人 | 广东工业大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 广东工业大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：广东省广州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：广东省广州市东风东路729号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：510062 |
| 主IPC国际分类 | B23K26/146 | 所有IPC国际分类 | B23K26/146 ; B23K26/14 ; B23K26/70 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 长沙轩荣专利代理有限公司 | 专利代理人 | 丁耀鹏; |
| 摘要 | 本 发明 提供了具有液压变化监测功能的 水 导激光喷射装置，涉及水导激光领域，包括上端盖，下表面设置有第一容置腔，上表面设置有第一通孔；盖板固定件，设置在第一通孔内，盖板固定件的下方设置有透明盖板，盖板固定件与透明盖板之间具有推动透明盖板向下运动的第一作用 力 ，盖板固定件与透明盖板之间还设置有检测两者距离的检测单元；下端盖，设置在第一容置腔内，下端盖的上表面设置有供液体由下端盖边缘向中心流动的稳压腔，液体流经稳压腔后在下端盖的中心对透明盖板施加向上的第二作用力； 喷嘴 ，设置在下端盖的中心用于将下端盖中心的液体喷出；与稳压腔连通的进液通道，本 申请 将距离 信号 转换为压力信号输出，监测的 精度 和可靠性大大提高。 | ||
| 权利要求 | 1.具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置技术领域[0001] 本发明涉及水导激光领域，特别涉及具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置。 背景技术[0003] 在水导激光系统中，生成稳定、合格的水射流是激光与水射流耦合的关键因素，水射流在形成的过程中可能受到各种影响，例如喷射装置内液体压强、流速变化等因素，这些因素都可能影响到水射流能否形成返流型喷孔流动及水射流的稳定长度。水导激光喷射装置是生成稳定水射流的直接接触装置，因此监控喷射装置内的压强变化在水导激光系统中至关重要。 [0005] 在水导激光加工过程中会产生大量的水雾，这些水雾在激光焦点附近产生水雾，光学监测提供受到水雾散射的影响，监测精度和可靠性大大降低，而视觉监测系统在水雾的影响下，难以获得清晰的加工区域图像。因此两种监测方式均无法准确的获取喷射装置内的压强变化。 发明内容[0006] 本发明提供了具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置，其目的是为了解决现有技术无法精确、可靠的获得喷射装置液压变化的问题。 [0007] 为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置，包括： [0008] 上端盖，下表面设置有向上凹陷的第一容置腔，上表面设置有沿轴向形成的第一通孔； [0009] 盖板固定件，设置在所述第一通孔内，所述盖板固定件的下方设置有透明盖板，所述盖板固定件与所述透明盖板之间具有第一作用力，所述第一作用力推动所述透明盖板向下运动，所述盖板固定件与所述透明盖板之间还设置有检测单元，所述检测单元检测所述盖板固定件与透明盖板之间的距离； [0010] 下端盖，设置在第一容置腔内并且下端盖的上表面位于透明盖板的下方，所述下端盖的上表面设置有供液体由下端盖边缘向下端盖中心流动的稳压腔，液体流经稳压腔后在下端盖的中心对透明盖板施加向上的第二作用力； [0012] 进液通道，开设在上端盖的侧面并与稳压腔连通。 [0013] 优选地，具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置还包括喷嘴锁定件，所述喷嘴锁定件用于将喷嘴固定在下端盖上，所述喷嘴锁定件上设置有喷嘴同轴的通过孔。 [0014] 优选地，所述盖板固定件的轴向上设置有供激光通过的激光通孔，所述盖板固定件的下表面形成有向上凹陷的第二容置腔，所述第二容置腔的顶壁上形成有内凸环，所述内凸环的直径小于透明盖板的直径，所述内凸环与第二容置腔的侧壁之间形成顶槽，所述顶槽内设置有弹性件，所述弹性件对所述透明盖板提供向下的第一作用力。 [0016] 优选地，所述第二容置腔内还设置有第一密封圈，所述第一密封圈设置在透明盖板和第二容置腔的侧壁之间。 [0017] 优选地，所述下端盖的下端形成有向外翻折的下外翻折边，所述下外翻折边用于将所述下端盖固定于上端盖； [0018] 所述下端盖的中上部直径与第一容置腔的直径相同，在下端盖的侧面上设置有上环槽和位于上环槽下方的下环槽，上环槽和下环槽在下端盖的轴向上间隔布置，所述上环槽与稳压腔连通； [0019] 所述进液通道与所述上环槽连通。 [0020] 优选地，所述下环槽内设置有第二密封圈。 [0021] 优选地，所述下端盖的上表面设置有若干同心的导流凸环，相邻的导流凸环之间形成导流流道，靠近下端盖中心的导流凸环包围形成中心区，每个导流凸环上设置若干沿导流凸环径向布置的导流通道，导流通道用于引导液体由外侧的导流流道向中心区流动。 [0022] 优选地，任意相邻的导流凸环上的导流通道所在的直线不共线。 [0023] 优选地，所述第一通孔为阶梯通孔，所述第一通孔的下端直径小于上端直径，所述盖板固定件的顶端向外弯折形成上外翻折边，所述上外翻折边的直径与第一通孔上端的直径相等，所述盖板固定架的下端与第一通孔的下端直径相等。 [0024] 本发明的上述方案有如下的有益效果： [0025] 在本申请中，利用透明盖板受到第一、第二作用力发生移动的特点，利用透明盖板的位置反馈喷射装置内液体压强的变化，将距离信号转换为压力信号输出，本结构不受水雾的影响，相较于传统的监测方式，精度和可靠性大大提高。 [0027] 图1是本发明的剖视图； [0028] 图2是上端盖的剖视图； [0029] 图3是下端盖的剖视图； [0030] 图4是下端盖的立体图； [0031] 图5是盖板固定件的剖视图； [0032] 图6是喷嘴固定的剖视图； [0033] 图7是图1中A部分的放大图 [0034] 图8是稳压腔的流速示意图。 [0035] 【附图标记说明】 [0036] 100‑上端盖、110‑第一容置腔、120‑第一通孔、121‑第二一级通孔、122‑第二二级通孔、130‑进液通道 [0037] 200‑盖板固定件、210‑检测单元、211‑电容传感器、212‑导电涂层、220‑激光通孔、230‑第二容置腔、240‑内凸环、250‑顶槽、260‑弹性件、270‑第一密封圈、280‑上外翻折边、[0038] 300‑透明盖板、 [0039] 400‑下端盖、410‑稳压腔、420‑下外翻折边、430‑上环槽、440‑下环槽、441‑第二密封圈、450‑导流凸环、451‑第一导流凸环、452‑第二导流凸环、460‑导流流道、480‑导流通道、490‑第二通孔、491‑第一一级通孔、492‑第一二级通孔、493‑三级通孔、494‑四级通孔、495‑第三密封圈、 [0040] 500‑喷嘴、 [0041] 600‑喷嘴锁定件、610通过孔。 具体实施方式[0042] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。 [0043] 如图1‑8所示，本发明的实施例提供了一种具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置，包括上端盖100、盖板固定件200、下端盖400和喷嘴500，其中上端盖100的下表面设置有第一容置腔110，第一容置腔110由上端盖100的下表面向上凹陷形成，上端盖100的上表面设置有第一通孔120，第一通孔120沿着上端盖100的轴向形成，即第一通孔120的回转中心与上端盖100的回转中心重合。第一通孔120的下端与第一容置腔110连通。 [0044] 结合图5、7，盖板固定件200用于固定透明盖板300，使得激光穿过盖板固定件200后作用在透明盖板300上。具体的，盖板固定件200设置在第一通孔120内，透明盖板300设置在盖板固定件200的下方。在透明盖板300与盖板固定件200之间产生第一作用力，该第一作用力推动透明盖板300向下运动。在盖板固定件200与透明盖板300之间还设置有检测单元210，检测单元210用于检测盖板固定件200与透明盖板300之间的距离。 [0045] 如图1、6，下端盖400，设置在第一容置腔110内，并且下端盖400的上表面位于透明盖板300的下方，下端盖400的上表面设置有稳压腔410，稳压腔410用于供流体从下端盖400的边缘向中心流动，并在下端盖400的上表面中心处对透明盖板300施加向上的第二作用力。前述的喷嘴500设置在下端盖400的上表面中心处用于将下端盖400中心的液体喷出。优选地，喷嘴500的进口处嵌装有带孔的蓝宝石。 [0046] 在上端盖100的侧面还开设有进液通道130，进液通道130与稳压腔410连通。 [0047] 在本申请中，利用透明盖板300与盖板固定件200之间的距离变化表征液体在喷嘴500进口处的液体压力的变化，方便操作人员实施掌握水射流信息，获取液压波动时不受到水雾的影响。具体的，当液体从进液通道130流入到稳压腔410内达到平稳液体压力的效果，在透明盖板300的下方，部分液体部分通过喷嘴500喷出，部分液体在下端盖400的上表面中心产生向上的第二作用力，第二作用力推动透明盖板300向上运动，当第一作用力和第二作用力的合力为零时，透明盖板300与盖板固定件200下表面之间的距离维持恒定，此时通过检测单元210检测的信号处于稳定状态，代表喷嘴500进口处的压力维持恒定，通过解析信号可以知晓与当前距离对应的液压压力。当喷嘴500进口处的压力发生变化，以压力增加为例，此时第二作用力增大，推动透明盖板300之间向上运动导致透明盖板300与盖板固定件 200的下表面之间的距离减小，此时检测单元210输出的信号发生变化，操作用人员通过解析信号获知压力的变化情况。这里解析信号可以采用现有技术，在此不再赘述。 [0048] 在本申请中，通过检测单元210检测在不同液体压力下的透明盖板300的位置，判断当前的液体压力，同时推动透明盖板300移动的第二作用力又由液体产生，因此，通过透明盖板300的位置变化可以间接的表征液体的压力，即液体进入喷嘴500处的压力。 [0049] 结合图6，具有液压变化监测功能的水导激光喷射装置还包括喷嘴锁定件600，喷嘴锁定件600用于将喷嘴500固定在下端盖400上，喷嘴锁定件600上设置有有喷嘴500同轴的通过孔610，喷嘴500喷出的高速射流穿过通过孔610后进行切割。优选地，通过孔610的回转中心与喷嘴500中喷口的回转中心同轴。 [0050] 结合图5，盖板固定件200的轴向上设置有激光通孔220，激光通孔220与透明盖板300同轴设置，避免激光在照射透明盖板300时被盖板固定件200遮挡。优选地，盖板固定件 200的下表面形成有第二容置腔230，第二容置腔230由下表面向上凹陷形成，在第二容置腔 230的顶壁上还形成有内凸环240，内凸环240向下凸起，透明盖板300设置在第二容置腔230内，并且位于内凸环240的下方，内凸环240的直径小于透明盖板300的直径，内凸环240与激光通孔220的回转中心同轴。内凸环240与第二容置腔230的侧壁之间形成顶槽250，在顶槽 250内设置有弹性件260，弹性件260产生对透明盖板300的第一作用力。 [0051] 优选的，弹性件260为橡胶密封圈。橡胶密封圈套设在内凸环240的外侧壁上，橡胶密封圈的直径大于内凸环240向下凸起的高度，使得透明盖板300与内凸环240的下表面间隔，为透明盖板300的上下移动预留空间。采用橡胶密封圈还能起到密封的作用。 [0052] 在本实施例中，检测单元210包括电容传感器211和导电涂层212，电容传感器211设置在内凸环240的下表面，导电涂层212设置在透明盖板300的上表面，电容传感器211检测自身与导电涂层212之间的距离，进而获得内凸环240下表面与透明盖板300之间的距离。 [0053] 优选地，在第二容置腔230内还设置有第一密封圈270，第一密封圈270设置在透明盖板300与第二容置腔230的侧壁之间，避免透明盖板300和第二容置腔230侧壁之间发生泄漏。 [0054] 进一步的，参考图3、4，下端盖400的下端形成有向外翻折的下外翻折边420，采用螺栓将下外翻折边420固定在上端盖100的底面上，避免上端盖100和下端盖400件松动造成泄漏。下端盖400的中上部位于第一容置腔110内并且下端盖400的中上部直径与第一容置腔110的直径相同。在下端盖400的中上部还设置有上环槽430和下环槽440，上环槽430和下环槽440沿着下端盖400的轴向设置，并且上环槽430位于下环槽440的上方。上环槽430的侧壁、底壁和第一容置腔110的侧壁和顶壁构成腔室，该腔室有稳压腔410连通，同时该腔室还与进液通道130连通。液体由进液通道130进入到腔室内，液面逐渐上升，液面与下端盖400的上表面等高时，液体流入稳压腔410内，并向下端盖400的上表面中心流动。 [0055] 优选的，在下环槽440内设置有第二密封圈441。 [0056] 进一步的，在下端盖400的下表面设置有第二通孔490，第二通孔490为四级的阶梯通孔，自上而下分别是第一一级通孔491、第一二级通孔492、三级通孔493和四级通孔494。参照图3、6，喷嘴500设置在第一一级通孔491内，喷嘴锁定件600将喷嘴500的翻边压接在第一二级通孔492和三级通孔493形成的第一台肩上，喷嘴500外套设有第三密封圈495，第三密封圈495用于密封喷嘴500和二级通孔。喷嘴锁定件600通过螺栓螺接在三级通孔493和四级通孔494形成的第二台肩上。 [0057] 参照1、2，前述的第一通孔120为二级的阶梯通孔，自上而下分别是第二一级通孔121和第二二级通孔122，其中第二一级通孔121的直径大于第二二级通孔122的直径，第二一级通孔121和第二二级通孔122在连接处形成第三台肩。盖板固定件200的顶端向外翻折形成上外翻折边280，上外翻折边280的直径与第二一级通孔121的直径相同，上外翻折边 280通过螺栓固定在第三台肩上，盖板固定件200的下端与第二二级通孔122直径相等，盖板固定件200的下端与第二二级通孔122之间设置有第四密封圈。 [0058] 在本申请中，前述的稳压腔410通过如下方式形成： [0059] 参照图4，在下端盖400的上表面设置若干同心导流凸环450，导流凸环450包括第一导流凸环451和第二导流凸环452，其中第一导流凸环451设置在第二导流凸环452外，第二导流凸环452设置有若干个，第一导流凸环451与第二导流凸环452的距离、第二导流凸环452之间的距离相等，第一导流凸环451与第二导流凸环452、第二导流凸环452之间形成导流流道460供液体流动，第一导流凸环451将下端盖400的上表面包围形成中心区，每个导流凸环450上设置有导流通道480，该导流通道480设置在各导流凸环450的径向上，导流通道 480用于连通相邻的导流流道460，或者连通导流流道460与中心区。当液体进入最外圈的导流流道460后，部分液体沿导流导流的圆周方向进行流动，另一部分液体通过导流通道480进入内圈的导流流道460，实现液体分级分流，减小液体压力波动，压力平稳后的液体最终流入中心区处，中心区位于透明盖板300的下方，一部分液体经过第一一级通孔491内的喷嘴500喷出，另一份液体用于产生第二作用力。 [0060] 通过设置稳压腔410，可以有效的平稳液体压力，避免因恒压泵不能提供符合压力波动要求的液体而造成的透明盖板300位置发生频繁移动。 [0061] 在本实施例中，导流流道460、导流通道480通过导流凸环450与透明盖板300、盖板固定件200以及第一腔室110的顶壁贴合成腔，方便对下端盖400的上表面进行加工。可以理解的稳压腔410也可以通过钻孔的方式形成导流流道460和导流通道480。 [0062] 优选地，任意相邻的导流凸环450上的导流通道480所在的直线不共线，提高稳压腔410的稳压效果。 [0063] 在本实施例中，形成三个导流流道460，每个导流凸环450上设置有十二个导流通道480。参考图8，液体以10Mpa的压力由稳压腔410外圈向内圈流动的过程中，液体的流速和流量得到均匀化，稳压腔410整体的流速达到均匀，证明液体的液压达到平稳。 [0064] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 |
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