CN118989663B - 一种激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光切割装置，包括主机架、支撑架、激光切割头、工作台、激光发生器、光路元件；激光切割头包括快速连接组件、流体混合腔、流体进入管；流体混合腔的上端部往下，设有一段能够容纳第二连接件的阶梯孔连接柱；阶梯孔连接柱与快速连接组件可拆卸的连接；流体混合腔内壁面上环形的布置有多个螺旋混合叶片；螺旋混合叶片主体由橡胶材料制成，其外表面覆有耐磨材料；螺旋混合叶片在流体通过时产生晃动或微小形变，促进流体各个部分的均匀混合，同时减少了噪音；进一步确保激光束被高压流体精确包裹，实现更为高效的激光切割；在更换部件或维修时，快速连接组件能够快速断开流体，极大地减少了操作的难度和安全风险。

Description

一种激光切割装置

技术领域

本发明涉及制造工程及材料加工技术领域，特别是涉及一种激光切割装置。

背景技术

激光切割是一种利用高能密度的激光束对材料进行精确切割的先进制造加工技术。它基于激光的强聚焦能力和高能量密度，能够在极短的时间内将材料加热到熔点或者直接蒸发，从而实现高精度、高效率的切割过程。这种技术被广泛应用于钢铁、不锈钢、铝合金等金属材料的切割。

然而，传统的激光切割在处理某些材料或特定应用时，尤其是对金属管材的精确切割，常常面临切割边缘粗糙、熔渣残留以及热影响区扩展等问题，这些问题直接影响到切割质量和加工效率。为了改善这些问题，现有技术已经引入了利用高压流体喷射流辅助激光束切割的技术，如微水刀激光切割、高压气流激光切割等，这些技术虽然改善了传统激光切割的切割质量和加工效率，但长期使用仍然需要对激光切割头内的零部件进行定期维护和更换。由于激光切割头内部结构复杂，包含多个精密部件和管道；特别是喷嘴、流体混合腔等部件在更换时需要精确的尺寸和对准，以确保流体和激光束能够准确地喷射出来；因此，经常更换零部件不仅增加了使用成本，还对技术人员的技能水平提出了较高要求。

在高压流体喷射流辅助激光束切割技术中，为了适应不同材料的切割需求，通常需要对单一流体或多种流体进行混合，以调节其密度、粘度和化学性质。常见的混合方法包括静态混合器和动态混合器。静态混合器固定于混合腔内，对于高粘度或密度差异较大的流体，其混合效果有限，容易出现死角和涡流，导致混合不均匀；而动态混合器虽然能提高混合效果，但需要额外的动力来驱动搅拌装置，增加了能耗和系统复杂性，尤其是在高速或高压条件下，混合的均匀性仍受限于机械搅拌的效率。高压和高速流体对混合器的长期冲击会造成一定的磨损，混合器磨损后，流体的流动特性变差，进一步影响混合均匀性，从而降低了切割效率和质量，增加了设备的维护频率。

因此迫切需要一种在低能耗状态下能够提高流体混合的均匀性、减少维护频率和简化更换过程的解决方案，以实现更为高效的切割效率。

发明内容

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种激光切割装置，主要包括：主机架、位于主机架上方的支撑架、激光切割头、工作台、激光发生器、光路元件；支撑架上可移动的设有激光切割头；工作台设于激光切割头下方且位于主机架的内侧；

进一步的，激光切割头包括：快速连接组件、流体混合腔、设于快速连接组件上的流体进入管；

进一步的，快速连接组件设于流体混合腔的上部，快速连接组件包括：中空圆柱状的连接阀座、具有引导通道和突出弧形端面的活动杆、容纳于连接阀座内的活动环形座、容纳于活动杆内且具有圆锥端的第一连接件；

进一步的，流体混合腔包括：阶梯孔连接柱、第二连接件、螺旋混合叶片、中心混合流动通道、后期混和加速区、前期混合减速区；

进一步的，流体混合腔的下端部是上宽下窄的锥形管状结构；流体混合腔的下端部的内部区域即为后期混和加速区；

进一步的，流体混合腔的上端部为圆管状，流体混合腔的上端部的内部区域即为前期混合减速区；

进一步的，后期混和加速区和前期混合减速区相连接；

进一步的，流体混合腔的上端部往下，设有一段能够容纳第二连接件的阶梯孔连接柱；阶梯孔连接柱与快速连接组件可拆卸的连接；

进一步的，流体混合腔内壁面上环形的布置有多个螺旋混合叶片；

进一步的，螺旋混合叶片的径向宽度为L，流体混合腔的内半径为R，L=（1/3~1/2）R；流体混合腔中间未被螺旋混合叶片占据的区域形成一中心混合流动通道。

进一步的，螺旋混合叶片主体由橡胶材料制成，其外表面覆有耐磨材料。

进一步的，螺旋混合叶片包括：加速螺旋混合叶片、第一减速螺旋混合叶片、第二减速螺旋混合叶片；

进一步的，加速螺旋混合叶片、第一减速螺旋混合叶片、第二减速螺旋混合叶片，三者均从阶梯孔连接柱下侧开始，向流体流动方向延伸；

进一步的，加速螺旋混合叶片延伸至后期混和加速区出口，在后期混和加速区内形成一加速螺旋混合叶片延伸部；

进一步的，第一减速螺旋混合叶片、第二减速螺旋混合叶片结构完全相同；且二者均延伸至后期混和加速区入口处。

进一步的，阶梯孔连接柱的中心设有一纵向阶梯通孔，纵向阶梯通孔的下部孔径小于上部孔径，其中下部小孔径部分即为容纳第二连接件的第二连接件容纳腔；

进一步的，第二连接件的高度大于第二连接件容纳腔的高度；

进一步的，第二连接件整体呈圆柱状，其包括：内凹弧形端面、渐缩连通孔；

进一步的，第二连接件上端部为一内凹弧形端面；第二连接件中心处纵向设有一渐缩连通孔；

进一步的，渐缩连通孔沿流体流经的方向，其直径逐渐减小；渐缩连通孔的底部为流体出口；

进一步的，渐缩连通孔的顶部为一个锥形槽；锥形槽顶部直径为D3，锥形槽底部直径为D4，流体出口直径为D5，D3＞D4＞D5。

进一步的，第一连接件包括：圆锥端、中心连通孔；

进一步的，第一连接件的内部设有中心连通孔；第一连接件底部为上宽下窄的圆锥端；圆锥端向下伸出至活动杆的外部，并且圆锥端与第二连接件的锥形槽相适配；

进一步的，第一连接件插入活动杆内密封连接后，中心连通孔与引导通道形成连通的状态。

进一步的，活动杆贯穿连接阀座的两端，并伸出至连接阀座的外部；

进一步的，活动杆的中心处纵向贯穿的设有供流体或激光束通过的引导通道；

进一步的，活动杆上端设置有光路元件；且活动杆在该端的侧面还设有一流体进入管；

进一步的，活动杆下端为突出弧形端面；

进一步的，突出弧形端面往上还设有一段第一连接件容纳腔；第一连接件容纳腔的直径为D1，引导通道的直径为D2，D1>D2；

进一步的，突出弧形端面与第二连接件的内凹弧形端面相适配；突出弧形端面与内凹弧形端面的表面均采用橡胶材料涂层。

进一步的，活动杆的外周表面设有一活动环形座；

进一步的，活动环形座的内壁面与活动杆外周面之间形成有弹簧容纳腔；弹簧容纳腔内部安装有环形弹簧；

进一步的，活动环形座的底部具有向外突出的环形突出部；环形突出部与连接阀座内壁面贴合。

进一步的，连接阀座上下两端的中心位置，均设有供活动杆伸出的通孔；

进一步的，连接阀座上下两端内壁之间的高度为H1；活动环形座的高度为H2；H1＞H2。

进一步的，连接阀座与阶梯孔连接柱采用可拆卸的连接方式；

进一步的，第一连接件与第一连接件容纳腔之间，以及第二连接件与第二连接件容纳腔之间，均采用可拆卸的连接方式。

进一步的，激光发生器位于激光切割头的上侧并固定；激光发生器随激光切割头一起移动；

进一步的，光路元件嵌设于活动杆的引导通道内，且位于流体进入管的上侧。

本发明的有益效果如下：

本发明提出一种激光切割装置，采用高压流体喷射流辅助激光束切割，在流体混合腔内增加了螺旋混合叶片作为引导流体混合的部件，其主体由橡胶材料制成并涂有耐磨层；流体流经螺旋混合叶片时，螺旋混合叶片通过其特定的形状结构和材料特性，使处于静态的螺旋混合叶片具有了动态混合的特性，有效的将流体的静态混合转变为动态混合，进一步增强混合效果和切割效率的同时，在一定程度上又降低了机械能耗和噪音水平；而渐缩的后期混和加速区及其内部延伸形成的加速螺旋混合叶片延伸部，进一步限制了流体的侧向波动，使流体加速集中流动，在到达切割喷嘴时形成更为高速稳定的喷射流，从而有效的冲刷切割区域，提高了清洁效果；

此外，采用可拆卸的活动连接件的设计，在连通流体时，活动杆的突出弧形端面和第二连接件的内凹弧形端面采用橡胶材质，实现更加可靠的密封连接；在更换部件或维修时，快速连接组件能够快速断开流体，降低了操作人员受到高压流体喷射的伤害风险，极大地减少了操作的难度和安全风险。

附图说明

图1为本发明一种激光切割装置的整体结构示意图。

图2为本发明中激光切割头的结构示意图。

图3为快速连接组件和流体混合腔连通时的示意图。

图4为螺旋混合叶片的示意图。

图5为螺旋混合叶片在流体混合腔内的俯视图。

图6为螺旋混合叶片在流体混合腔内的结构示意图。

图中：1、主机架；2、支撑架；3、激光切割头；4、工作台；5、快速连接组件；51、连接阀座；52、活动杆；521、引导通道；522、突出弧形端面；523、第一连接件容纳腔；53、活动环形座；531、弹簧容纳腔；532、环形突出部；54、第一连接件；541、圆锥端；542、中心连通孔；6、流体混合腔；61、阶梯孔连接柱；611、纵向阶梯通孔；6111、第二连接件容纳腔；62、第二连接件；621、内凹弧形端面；622、渐缩连通孔；6221、流体出口；6222、锥形槽；63、螺旋混合叶片；631、加速螺旋混合叶片；632、第一减速螺旋混合叶片；633、第二减速螺旋混合叶片；6311、加速螺旋混合叶片延伸部；64、中心混合流动通道；65、后期混和加速区；66、前期混合减速区；7、流体进入管；8、激光发生器；9、光路元件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如附图1-6所示，一种激光切割装置，主要包括：主机架1、位于主机架1上方的支撑架2、激光切割头3、工作台4、激光发生器8、光路元件9；支撑架2上可移动的设有激光切割头3；工作台4设于激光切割头3下方且位于主机架1的内侧；

激光切割头3包括：快速连接组件5、流体混合腔6、设于快速连接组件5上的流体进入管7；

快速连接组件5设于流体混合腔6的上部，快速连接组件5包括：中空圆柱状的连接阀座51、具有引导通道521和突出弧形端面522的活动杆52、容纳于连接阀座51内的活动环形座53、容纳于活动杆52内且具有圆锥端541的第一连接件54；

流体混合腔6包括：阶梯孔连接柱61、第二连接件62、螺旋混合叶片63、中心混合流动通道64、后期混和加速区65、前期混合减速区66；

流体混合腔6的下端部是上宽下窄的锥形管状结构；流体混合腔6的下端部的内部区域即为后期混和加速区65；

流体混合腔6的上端部为圆管状，流体混合腔6的上端部的内部区域即为前期混合减速区66；

后期混和加速区65和前期混合减速区66相连接；

流体混合腔6的上端部往下，设有一段能够容纳第二连接件62的阶梯孔连接柱61；阶梯孔连接柱61与快速连接组件5可拆卸的连接；

流体混合腔6内壁面上环形的布置有多个螺旋混合叶片63；

螺旋混合叶片63的径向宽度为L，流体混合腔6的内半径为R，L=（1/3~1/2）R；

流体混合腔6中间未被螺旋混合叶片63占据的区域形成一中心混合流动通道64；

中心混合流动通道64减少了对流体的流动阻力，使其以较高且均匀的流速向后期混和加速区65推进，进一步也减少了堵塞风险；

而本实施例中螺旋混合叶片63的宽度设计保持了流体混合腔6的整体强度和刚度，减少在高速流动下发生变形或损坏的可能。

进一步的，螺旋混合叶片63的主体由橡胶材料制成，其外表面覆有耐磨材料，以应对高压流体的冲击和磨损特性。耐磨材料可以是碳化钨、不锈钢、陶瓷等。

切割过程中，高压流体冲击在螺旋混合叶片63的表面，会使螺旋混合叶片63产生振动并发出噪音；而由于螺旋混合叶片63的橡胶材料制成的主体具有柔软性和弹性，能够吸收部分振动和冲击，减少振动传递到整个装置的其他部件，有效的降低了流体冲击螺旋混合叶片63而产生的噪音水平；而在螺旋混合叶片63的橡胶材料制成的主体表面覆有的耐磨涂层，能够抵抗高速流体的冲击和磨损，进一步保护螺旋混合叶片63的橡胶材料制成的主体不直接接触高压流体，防止橡胶快速磨损，从而延长了整个螺旋混合叶片63的使用寿命，并且保持表面的光滑度和形状，确保流体具有良好的流动特性；

进一步的，螺旋混合叶片63包括：加速螺旋混合叶片631、第一减速螺旋混合叶片632、第二减速螺旋混合叶片633；

加速螺旋混合叶片631、第一减速螺旋混合叶片632、第二减速螺旋混合叶片633，三者均从阶梯孔连接柱61下侧开始，向流体流动方向延伸；

加速螺旋混合叶片631延伸至后期混和加速区65出口，在后期混和加速区65内形成一加速螺旋混合叶片延伸部6311；

第一减速螺旋混合叶片632、第二减速螺旋混合叶片633结构完全相同；且二者均延伸至后期混和加速区65入口处结束。

进一步的，根据实际使用环境，螺旋混合叶片63的厚度为2mm~5mm。

螺旋混合叶片63的螺旋路径促使流体由直线流动转变为螺旋形流动，靠近流体混合腔6的内壁面的流体由于螺旋混合叶片63的阻力，其流速相对较慢，而中心混合流动通道64部分的流速相对较快，不同流速的流体在流体混合腔6的内部不断的交换位置，形成剪切流动和涡流，进而增加了流体各个部分的混合效果；而螺旋混合叶片63的主体又是由橡胶材料制成，流体通过螺旋混合叶片63时，螺旋混合叶片63产生一定幅度的振动和微小的形变，这种动态特性进一步增强了流体混合腔6内流体扰动和湍流效应，有助于促进流体的均匀混合，进而提高流体切割效果和效率；

螺旋混合叶片63通过其特定的形状结构和材料特性，在静态条件下能够转变为动态工作状态，有效的将流体的静态混合转变为动态混合，进一步增强混合效果和切割效率的同时，在一定程度上又降低了机械能耗；

当流体进入后期混和加速区65时，流经的横截面积逐渐减小，迫使流体加速；在加速螺旋混合叶片延伸部6311的作用下，流体沿着加速螺旋混合叶片延伸部6311的螺旋路径加速流动，在这一引导过程中，加速螺旋混合叶片延伸部6311将流体集中引导向切割喷嘴流动，限制了流体的侧向波动，使流体在到达切割喷嘴时形成高速稳定的喷射流；在激光切割过程中，这种高速稳定的喷射流可以有效的冲刷切割区域，清除切割过程中产生的碎屑和熔渣；同时，喷射流还对切割区域进行均匀冷却，迅速带走切割产生的热量，从而减少热影响区的范围和热变形。

进一步的，阶梯孔连接柱61的中心设有一纵向阶梯通孔611，纵向阶梯通孔611的下部孔径小于上部孔径，其中下部小孔径部分即为容纳第二连接件62的第二连接件容纳腔6111；

进一步的，第二连接件62的高度大于第二连接件容纳腔6111的高度；即第二连接件62插入第二连接件容纳腔6111密封连接后，第二连接件62的上端部分伸出至第二连接件容纳腔6111的外部，使得拆卸更为方便；

第二连接件62整体呈圆柱状，其包括：内凹弧形端面621、渐缩连通孔622；

第二连接件62上端部为一内凹弧形端面621；

第二连接件62中心处纵向设有一渐缩连通孔622；

渐缩连通孔622沿流体流经的方向，其直径逐渐减小；渐缩连通孔622的底部为流体出口6221；

渐缩连通孔622的顶部为一个锥形槽6222；锥形槽6222顶部直径为D3，锥形槽6222底部直径为D4，流体出口6221直径为D5，D3＞D4＞D5。

进一步的，第一连接件54包括：圆锥端541、中心连通孔542；

第一连接件54的内部设有中心连通孔542；第一连接件54底部为上宽下窄的圆锥端541；圆锥端541向下伸出至活动杆52的外部，并且圆锥端541与第二连接件62的锥形槽6222相适配；圆锥端541受到轴向上的压力插入锥形槽6222的内壁，形成紧密的压紧效果，使得圆锥端541和锥形槽6222之间没有空隙，密封更为牢固；在高压流体的作用下，圆锥端541和锥形槽6222之间产生更大的接触压力，有效防止圆锥端541在锥形槽6222内的松动，从而进一步提高了密封性能。由于他们的接触面为圆周面，接触压力沿圆周方向均匀分布，能够防止局部压力过大导致他们表面磨损变形而造成密封失效，减少了流体泄露或激光束分散的可能性；

第一连接件54插入活动杆52内密封连接后，中心连通孔542与引导通道521形成连通的状态。

进一步的，活动杆52贯穿于连接阀座51的两端，并伸出至连接阀座51的外部；

活动杆52的中心处纵向贯穿的设有供流体或激光束通过的引导通道521；

活动杆52上端设置有光路元件9；且活动杆52在该端的侧面还设有一流体进入管7；流体进入管7用于向激光切割头3内输入高压流体，如纯水、添加剂水、氧气、氮气等；

活动杆52下端为突出弧形端面522；突出弧形端面522往上还设有一段第一连接件容纳腔523；第一连接件容纳腔523的直径为D1，引导通道521的直径为D2，D1>D2；

突出弧形端面522与第二连接件62的内凹弧形端面621相适配；突出弧形端面522与内凹弧形端面621的表面均采用橡胶材料涂层。

普通的平面接触会存在微小的间隙导致泄露风险增加，并且两个平面在相互抵接时，容易受到外部压力的影响，产生更高的局部应力，导致部件损坏；相比之下，本申请的橡胶材质的突出弧形端面522和橡胶材质的内凹弧形端面621接触面积更大，并且橡胶层由于其具有弹性和可压缩性，能够填补接触部分的微小间隙，使连接时形成的密封边界更加连续和完整，进一步提高了密封性能；而在受到外力时，弧形曲面接触可以将应力分散至更大的接触面上，与此同时，橡胶层又进一步缓解外力作用，适应一定程度的变形，从而使整个结构更加稳定，减少损坏。

进一步的，活动杆52的外周表面设有一活动环形座53；

活动环形座53的内壁面与活动杆52外周面之间形成有弹簧容纳腔531；弹簧容纳腔531内部安装有环形弹簧；当活动杆52受到外部压力时，活动环形座53向下运动并压缩弹簧，使第一连接件54的圆锥端541插入第二连接件62的锥形槽6222内，引导通道521、中心连通孔542、渐缩连通孔622形成连通状态；弹簧在此过程中吸收部分冲击力，防止活动环形座53向下运动时直接掉落冲击连接阀座51而造成损坏。需要更换或维修时，弹簧释放能量，向上推动活动环形座53，使活动杆52向上运动，断开第一连接件54与第二连接件62的连接，进而断开流体。

活动环形座53的底部具有向外突出的环形突出部532；环形突出部532与连接阀座51内壁面贴合，用于进一步支撑活动杆52，稳定活动杆52的运动轨迹，防止活动杆52在运动过程中产生侧向位移或摆动，从而降低运动过程中，活动杆52与连接阀座51的磨损，保证其正常工作。

进一步的，连接阀座51上下两端的中心位置，均设有供活动杆52伸出的通孔；

连接阀座51上下两端内壁之间的高度为H1；活动环形座53的高度为H2；H1＞H2；

连接阀座51与活动杆52、活动环形座53的设置方式上：使得允许活动杆52和活动环形座53能够在连接阀座51的内部的一定范围内上下移动。

活动杆52在连接阀座51内的运动是通过液压系统调节的（图中未示出液压系统），该液压系统包含有一个用于调节连接阀座51内所含流体压力的泵；当泵启动时，会在连接阀座51内产生压力，将活动杆52推向流体混合腔6上端的阶梯孔连接柱61，使第一连接件54的圆锥端541插入第二连接件62的锥形槽6222内壁；高压流体进入引导通道521后依次经过第一连接件54的中心连通孔542、第二连接件62的渐缩连通孔622，从流体出口6221导出至流体混合腔6内。液压系统的基本组成部分、连接方式、控制方法等已经在现有技术中得到广泛应用和确认，均属于现有技术，且不是本申请的重点，故不作过多赘述。具体可参考CN205446283U、CN109139627B。

进一步的，连接阀座51与阶梯孔连接柱61采用可拆卸的连接方式；如螺栓、插接、卡扣；以确保他们连接牢固且易于拆卸。

进一步的，第一连接件54与第一连接件容纳腔523之间，以及第二连接件62与第二连接件容纳腔6111之间，均采用可拆卸的连接方式；根据实际需要可选择螺纹连接、卡扣连接等方式进行连接固定并密封。在长期使用过程中，如果第一连接件54或第二连接件62出现损坏，只需拆卸受影响的连接件并更换为新的连接件，这种简便的操作使得维护和更换工作可以在较短时间内及时完成，使生产效率不受过多影响。

进一步的，激光发生器8位于激光切割头3的上侧并固定；激光发生器8随激光切割头3一起移动；

光路元件9嵌设于活动杆52的引导通道521内，且位于流体进入管7的上侧；光路元件9可以是反射镜、光纤等；

进一步的，激光发生器8和激光切割头3通过光路元件9连接，光路元件9将激光发生器8产生的激光束聚焦到待切割工件表面上形成一个小点，进行切割。激光系统中各个部件之间的连接、控制以及具体技术实现均属于现有技术，且不是本申请的重点，故不作过多赘述。具体可参考CN101765474B、CN1106721A。

进一步的，控制激光切割的系统是由专门的厂家Siemens提供，该系统能够有效地连接和控制激光系统、液压系统以及其他关键部件，通过G代码编程，以控制激光切割头3的运动、激光的开关和功率，同时结合使用PLC编程来实现自动化和安全功能。因此，使用Siemens系统控制激光切割的方式属于现有技术，且不是本申请的重点，故不作过多赘述。

具体工作方式：待切割工件放置在工作台4的合适位置，当激光切割头3移动至工件待切割表面时；启动液压系统，促使活动杆52带动其上的活动环形座53向下运动，推动第一连接件54下端的圆锥端541插入第二连接件62上端的锥形槽6222内壁，同时，活动杆52底部的突出弧形端面522与第二连接件62上端部的内凹弧形端面621抵接并密封，如附图3所示，引导通道521、中心连通孔542、渐缩连通孔622形成连通状态。

打开激光系统，激光发生器8通过光路元件9将激光束聚焦到工件上，同时通过流体进入管7引入高压流体，流体进入引导通道521，经过中心连通孔542，至渐缩连通孔622；流体在通过渐缩连通孔622时，横截面积逐渐减小，流速增加，使得流体更加集中的从流体出口6221喷射到流体混合腔6内；流体经过前期混合减速区66，然后进入后期混和加速区65，并从切割喷嘴喷出形成喷射流；与此同时激光束在光路元件9的作用下穿透引导通道521、流体混合腔6，最后由高压流体喷射流包裹，通过切割喷嘴射出并聚焦到工件的待切割表面。

在混合过程中，螺旋混合叶片63部分和中心混合流动通道64部分的流体会产生不同的流速，并不断交换位置，增加了流体各个部分的混合效果；而当流体通过后期混和加速区65时，横截面积逐渐减小，迫使流体加速；加速螺旋混合叶片延伸部6311限制了流体的侧向波动，进一步引导流体集中包裹激光束流向切割喷嘴。螺旋混合叶片63引导流体形成均匀、稳定的喷射流，进一步确保激光束被高压流体精确包裹，从而实现更为高效的激光切割。

需要更换激光切割头3内部零件时，断开激光系统、液压系统以及高压流体，弹簧推动活动杆52使活动环形座53向上运动，第一连接件54下端的圆锥端541离开第二连接件62上端的锥形槽6222，中心连通孔542和渐缩连通孔622处于分离状态，流体断开并停止喷出；将连接阀座51与阶梯孔连接柱61解除连接之后更换即可。这样无需在高压流体中进行操作，减少了因为管道未封闭而导致的流体泄露和浪费，减少操作人员被高压流体喷射造成的伤害，降低了操作难度，从而减少对专业技术人员的依赖。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种激光切割装置，包括：主机架（1）、位于主机架（1）上方的支撑架（2）、激光切割头（3）、工作台（4）、激光发生器（8）、光路元件（9）；支撑架（2）上可移动的设有激光切割头（3）；工作台（4）设于激光切割头（3）下方且位于主机架（1）的内侧；其特征在于：

激光切割头（3）包括：快速连接组件（5）、流体混合腔（6）、设于快速连接组件（5）上的流体进入管（7）；

快速连接组件（5）设于流体混合腔（6）的上部，快速连接组件（5）包括：中空圆柱状的连接阀座（51）、具有引导通道（521）和突出弧形端面（522）的活动杆（52）、容纳于连接阀座（51）内的活动环形座（53）、容纳于活动杆（52）内且具有圆锥端（541）的第一连接件（54）；

流体混合腔（6）包括：阶梯孔连接柱（61）、第二连接件（62）、螺旋混合叶片（63）、中心混合流动通道（64）、后期混和加速区（65）、前期混合减速区（66）；

流体混合腔（6）的下端部是上宽下窄的锥形管状结构；流体混合腔（6）的下端部的内部区域即为后期混和加速区（65）；

流体混合腔（6）的上端部为圆管状；流体混合腔（6）的上端部的内部区域即为前期混合减速区（66）；

后期混和加速区（65）和前期混合减速区（66）相连接；

流体混合腔（6）的上端部往下，设有一段能够容纳第二连接件（62）的阶梯孔连接柱（61）；阶梯孔连接柱（61）与快速连接组件（5）可拆卸的连接；

流体混合腔（6）内壁面上环形的布置有多个螺旋混合叶片（63）；

螺旋混合叶片（63）的径向宽度为L，流体混合腔（6）的内半径为R，L=（1/3~1/2）R；流体混合腔（6）中间未被螺旋混合叶片（63）占据的区域形成一中心混合流动通道（64）；

螺旋混合叶片（63）主体由橡胶材料制成，其外表面覆有耐磨材料；

所述螺旋混合叶片（63）包括：加速螺旋混合叶片（631）、第一减速螺旋混合叶片（632）、第二减速螺旋混合叶片（633）；

加速螺旋混合叶片（631）、第一减速螺旋混合叶片（632）、第二减速螺旋混合叶片（633），三者均从阶梯孔连接柱（61）下侧开始，向流体流动方向延伸；

加速螺旋混合叶片（631）延伸至后期混和加速区（65）出口，在后期混和加速区（65）内形成一加速螺旋混合叶片延伸部（6311）；

第一减速螺旋混合叶片（632）、第二减速螺旋混合叶片（633）结构完全相同；且二者均延伸至后期混和加速区（65）入口处；

所述阶梯孔连接柱（61）的中心设有一纵向阶梯通孔（611），纵向阶梯通孔（611）的下部孔径小于上部孔径，其中下部小孔径部分即为容纳第二连接件（62）的第二连接件容纳腔（6111）；

第二连接件（62）的高度大于第二连接件容纳腔（6111）的高度；

第二连接件（62）整体呈圆柱状，其包括：内凹弧形端面（621）、渐缩连通孔（622）；

第二连接件（62）上端部为一内凹弧形端面（621）；

第二连接件（62）中心处纵向设有一渐缩连通孔（622）；

渐缩连通孔（622）沿流体流经的方向，其直径逐渐减小；渐缩连通孔（622）的底部为流体出口（6221）；

渐缩连通孔（622）的顶部为一个锥形槽（6222）；锥形槽（6222）顶部直径为D3，锥形槽（6222）底部直径为D4，流体出口（6221）直径为D5，D3＞D4＞D5。

2.根据权利要求1所述的一种激光切割装置，其特征在于：所述第一连接件（54）包括：圆锥端（541）、中心连通孔（542）；

第一连接件（54）的内部设有中心连通孔（542）；第一连接件（54）底部为上宽下窄的圆锥端（541）；圆锥端（541）向下伸出至活动杆（52）的外部，并且圆锥端（541）与第二连接件（62）的锥形槽（6222）相适配；

第一连接件（54）插入活动杆（52）内密封连接后，中心连通孔（542）与引导通道（521）形成连通的状态。

3.根据权利要求2所述的一种激光切割装置，其特征在于：所述活动杆（52）贯穿连接阀座（51）的两端，并伸出至连接阀座（51）的外部；

活动杆（52）的中心处纵向贯穿的设有供流体或激光束通过的引导通道（521）；

活动杆（52）上端设置有光路元件（9）；且活动杆（52）在该端的侧面还设有一流体进入管（7）；

活动杆（52）下端为突出弧形端面（522）；突出弧形端面（522）往上还设有一段第一连接件容纳腔（523）；第一连接件容纳腔（523）的直径为D1，引导通道（521）的直径为D2，D1>D2；

突出弧形端面（522）与第二连接件（62）的内凹弧形端面（621）相适配；突出弧形端面（522）与内凹弧形端面（621）的表面均采用橡胶材料涂层。

4.根据权利要求3所述的一种激光切割装置，其特征在于：所述活动杆（52）的外周表面设有一活动环形座（53）；

活动环形座（53）的内壁面与活动杆（52）外周面之间形成有弹簧容纳腔（531）；弹簧容纳腔（531）内部安装有环形弹簧；

活动环形座（53）的底部具有向外突出的环形突出部（532）；环形突出部（532）与连接阀座（51）内壁面贴合。

5.根据权利要求4所述的一种激光切割装置，其特征在于：所述连接阀座（51）上下两端的中心位置，均设有供活动杆（52）伸出的通孔；

连接阀座（51）上下两端内壁之间的高度为H1；活动环形座（53）的高度为H2；H1＞H2。

6.根据权利要求5所述的一种激光切割装置，其特征在于：所述连接阀座（51）与阶梯孔连接柱（61）采用可拆卸的连接方式；

第一连接件（54）与第一连接件容纳腔（523）之间，以及第二连接件（62）与第二连接件容纳腔（6111）之间，均采用可拆卸的连接方式。

7.根据权利要求6所述的一种激光切割装置，其特征在于：所述激光发生器（8）位于激光切割头（3）的上侧并固定；激光发生器（8）随激光切割头（3）一起移动；

光路元件（9）嵌设于活动杆（52）的引导通道（521）内，且位于流体进入管（7）的上侧。