【技术实现步骤摘要】
本公开涉及燃油喷嘴设计，尤其涉及一种水导激光耦合装置。
技术介绍
1、1993年synova在瑞士洛桑成立，专注于水导激光研发和产业化。通过对激光在水束中传播现象进行系统的研究，水导激光切割技术在加工领域中的优越性引起了国内外学者对水导激光加工原理和关键技术的研究兴趣，这为水导激光的发展和应用提供了相应的理论依据，极大地促进了水导激光的发展。水导短脉冲纳秒级激光(绿光532nm波长、近红外1064nm波长)加工陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,cmc)有着显著的技术优势，在脉冲间隔期间水射流可以冲刷带走加工副产物并冷却基体的热作用区，从而获得低热损伤的加工效果。
2、稳定的水射流是水导激光技术能够实现激光-水射流耦合的前提，为了提升射流的稳定性、稳定长度以及抗环境干扰能力，通常会采用同轴的保护气装置。现有结构没有既能够保证较长射流稳定长度、又保证较强抵抗外部环境干扰能力的设计方案。
技术实现思路
1、本公开的实施例提供了一种水导激光耦合装置，能够兼顾射流稳定长度和抗干扰能力。
2、根据本公开提出一种水导激光耦合装置，包括激光源和耦合腔，激光源被配置为产生沿预设方向延伸的激光，耦合腔包括：
3、光学窗口镜，设在激光的传播路径上以供激光通过；
4、高压水腔，沿预设方向设在光学窗口镜远离激光源的一侧，高压水腔被配置为形成沿预设方向延伸的水射流；和
5、保护气发生机构，沿预设方向设在高压水腔远离激
6、在一些实施例中，第一螺旋气流的动能大于第二螺旋气流的动能。
7、在一些实施例中，第一螺旋气流被配置为包围水射流，第二螺旋气流被配置为在其径向内侧形成负压区。
8、在一些实施例中，保护气发生机构包括旋流器，旋流器包括轴向旋流器结构、径向旋流器结构或旋流杯结构中的一个，旋流杯结构包括沿预设方向组合设置的轴向旋流器结构和径向旋流器结构。
9、在一些实施例中，旋流器设有多个，每个旋流器的叶片数量、叶片倾角和叶形不同，耦合腔可选择地安装与分层式螺旋气流适配的旋流器。
10、在一些实施例中，保护气发生机构包括径向旋流器结构，径向旋流器结构的叶片数量为16个，叶片倾角为30°，叶形为直板。
11、在一些实施例中，保护气发生机构远离高压水腔的一侧设有出口通道，出口通道沿激光的传播方向为渐缩通道。
12、在一些实施例中，出口通道沿预设方向的长度为5mm，出口通道的侧壁相对于中心线的倾角为5°。
13、在一些实施例中，激光源位于耦合腔的中心轴线上。
14、在一些实施例中，水导激光耦合装置还包括聚焦镜，聚焦镜沿预设方向设在激光源和耦合腔之间，被配置为将激光聚焦。
15、基于上述技术方案，本公开实施例的水导激光耦合装置结构紧凑，由单一保护气发生机构产生双层保护气流，内侧第一螺旋气流能够对射流进行包裹，降低射流与空气之间的剪切阻力，增加射流稳定性和射流稳定长度；外侧第二螺旋气流能够增加射流稳定性及抗干扰能力；分层式螺旋气流能够兼顾射流稳定长度和抗干扰能力，提高水导激光的加工精度、加工效率和安全性。
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1.一种水导激光耦合装置，其特征在于，包括激光源(1)和耦合腔(2)，所述激光源(1)被配置为产生沿预设方向(x)延伸的激光(10)，所述耦合腔(2)包括：
2.根据权利要求1所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述第一螺旋气流(231)的动能大于所述第二螺旋气流(232)的动能。
3.根据权利要求1所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述第一螺旋气流(231)被配置为包围所述水射流(220)，所述第二螺旋气流(232)被配置为在其径向内侧形成负压区。
4.根据权利要求1所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述保护气发生机构(23)包括旋流器，所述旋流器包括轴向旋流器结构(233)、径向旋流器结构(234)或旋流杯结构中的一个，所述旋流杯结构包括沿所述预设方向(x)组合设置的所述轴向旋流器结构(233)和所述径向旋流器结构(234)。
5.根据权利要求4所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述旋流器设有多个，每个所述旋流器的叶片数量、叶片倾角和叶形不同，所述耦合腔(2)可选择地安装与所述分层式螺旋气流(230)适配的所述旋流器。p>
6.根据权利要求4所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述保护气发生机构(23)包括所述径向旋流器结构(234)，所述径向旋流器结构(234)的叶片数量为16个，叶片倾角为30°，叶形为直板。
7.根据权利要求1～6任一项所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述保护气发生机构(23)远离所述高压水腔(22)的一侧设有出口通道(235)，所述出口通道(235)沿所述激光(10)的传播方向为渐缩通道。
8.根据权利要求7所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述出口通道(235)沿所述预设方向(x)的长度为5mm，所述出口通道(235)的侧壁相对于中心线的倾角为5°。
9.根据权利要求1～6任一项所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述激光源(1)位于所述耦合腔(2)的中心轴线上。
10.根据权利要求1～6任一项所述的水导激光耦合装置，其特征在于，还包括聚焦镜(3)，所述聚焦镜(3)沿所述预设方向(x)设在所述激光源(1)和所述耦合腔(2)之间，被配置为将所述激光(10)聚焦。
...【技术特征摘要】
1.一种水导激光耦合装置，其特征在于，包括激光源(1)和耦合腔(2)，所述激光源(1)被配置为产生沿预设方向(x)延伸的激光(10)，所述耦合腔(2)包括：
2.根据权利要求1所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述第一螺旋气流(231)的动能大于所述第二螺旋气流(232)的动能。
3.根据权利要求1所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述第一螺旋气流(231)被配置为包围所述水射流(220)，所述第二螺旋气流(232)被配置为在其径向内侧形成负压区。
4.根据权利要求1所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述保护气发生机构(23)包括旋流器，所述旋流器包括轴向旋流器结构(233)、径向旋流器结构(234)或旋流杯结构中的一个，所述旋流杯结构包括沿所述预设方向(x)组合设置的所述轴向旋流器结构(233)和所述径向旋流器结构(234)。
5.根据权利要求4所述的水导激光耦合装置，其特征在于，所述旋流器设有多个，每个所述旋流器的叶片数量、叶片倾角和叶形不同，所述耦合腔(2)可选择地安装与所述分层式螺旋气流(23...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓明，张越，高一博，苏庆双，王公关，张燕，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
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