CN106956080A - 便携式单轨道激光除锈设备 - Google Patents

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黄喜生
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Abstract

本发明涉及一种便携式单轨道激光除锈设备，包括：两轮走行架，底部设有与轨道匹配的车轮；还包括：激光除锈组件，设于两轮走行架上，用于发射线形激光束将轨道上的污染物剔除；喷气口，设于两轮走行架上，用于吹除剔除的污染物；电源，置于两轮走行架内并分别与激光除锈组件和喷气口连接，用于为激光除锈组件和喷气口供电。与现有技术相比，本发明使用激光技术替代传统打磨技术，无接触性磨损，不破坏基材，未引入新危险源、污染源，无耗材，免维护，性能稳定，另外，采用单轨道推行设计，操作简便,结构紧凑，轻巧便携，易实现单人操作,可在铁路上实现快速上下线，极大地提高了除锈效率。

Description

便携式单轨道激光除锈设备
技术领域
本发明涉及一种轨道除锈设备，尤其是涉及一种便携式单轨道激光除锈设备。
背景技术
钢轨在露天状态下受风雨侵蚀自然生锈，轨面生成氧化层，易造成轨道电路分路不良，危及行车安全。此外，列车运输货场或货物在装卸过程中产生的粉尘，撒落在轨面或被机车车辆轮对带到轨面上，再经列车轮碾轧，轨面形成绝缘层，同生锈的氧化层一样，轨面阻抗升高，易造成轨道电路分路不良，同样也影响行车安全。钢轨轨面生锈或污染对行车的危害是极其严重的，这对行车安全是至关重要、不允许发生的。因此，有效地解决钢轨轨面生锈或污染问题能够进一步保证铁路运输安全，提高铁路运输效率，对保障运输生产安全畅通具有重大意义。
在钢轨施工和维护过程中，对钢轨除锈是一个关键工序，且工作量相当大。目前，采用大型钢轨打磨车除锈，既需要提请运输计划，现场除锈打磨时又占用线路影响行车运输，而且费用较高，除锈后使用时间短，需要周期性打磨除锈；而依靠砂轮片或角磨机人工进行除锈作业时，不但工人劳动强度大，效率低，质量难以保证，而且使用砂轮片人工打磨极易对钢轨造成的损伤，而使用角磨机钢刷打磨效果达不到除锈要求。目前国内铁路领域轨道的除锈作业仍然主要依靠钢轨除锈打磨机等传统工艺手段来实现。
要改善管内各站轨道电路分路不良，以及钢轨除锈养护工具和手段不足问题，需要一种新型工艺方式手段来实现快速除锈，大幅提升工作效率，降低生产成本，充分满足《中国制造2025》提出的敏捷、绿色、节能的政策要求，在保证钢轨基材安全的前提下，从根本上改善传统除锈领域的高功耗、低效能以及引发的严重环境污染和职业健康危害等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种便携式单轨道激光除锈设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种便携式单轨道激光除锈设备，包括：
两轮走行架，底部设有与轨道匹配的车轮；
还包括：
激光除锈组件，设于两轮走行架上，用于发射线形激光束将轨道上的污染物剔除；
喷气口，设于两轮走行架上，用于吹除剔除的污染物；
电源，置于两轮走行架内并分别与激光除锈组件和喷气口连接，用于为激光除锈组件和喷气口供电。
所述激光除锈组件包括依次连接的激光主机、光纤和除锈工作头；所述激光主机产生的激光束经光纤传导至除锈工作头，并由除锈工作头聚焦后得到线形激光束照射在轨道上。
所述激光主机为光纤脉冲激光器。
所述除锈工作头内设有一次连接的振镜和场镜。
所述电源为柴油发电机。
所述激光主机产生的激光束为1064nm的短脉宽高峰值激光束。
所述激光主机产生的激光束的功率为100W～200W，脉宽100ns。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)使用激光技术替代传统打磨技术，无接触性磨损，不破坏基材，未引入新危险源、污染源，无耗材，免维护，性能稳定，另外，采用单轨道推行设计，操作简便,结构紧凑，轻巧便携，易实现单人操作,可在铁路上实现快速上下线，极大地提高了除锈效率。
2)通过激光主机、光纤和除锈工作头的设计，核心部件可以置于两轮走行架内，布设更灵活。
3)激光主机产生的激光束为1064nm的短脉宽高峰值激光束，且功率为100W～200W，脉宽100ns，可以被需要处理的表面上的污染层快速吸收，大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体)，产生冲击波，冲击波使污染物变成碎片并被剔除，用激光束在金属表面扫描，所到之处锈斑和氧化物很快蒸发掉，另外高峰值短脉宽的激光束在快速清除铁轨锈蚀层的同时不会产生热积聚效应，从而保证基材的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1、除锈工作头，2、喷气口，3、柴油发电机，4、激光主机，5、气泵，6、光纤，7、两轮走行架，8、控制单元，9、车轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种便携式单轨道激光除锈设备，如图1所示，包括：
两轮走行架7，底部设有与轨道匹配的车轮9；
还包括：
激光除锈组件，设于两轮走行架7上，用于发射线形激光束将轨道上的污染物剔除；
喷气口2，本实施例选择柴油发电机3，设于两轮走行架7上，用于吹除剔除的污染物；
电源，置于两轮走行架7内并分别与激光除锈组件和喷气口2连接，用于为激光除锈组件和喷气口2供电。
激光除锈组件包括依次连接的激光主机4、光纤6和除锈工作头1；激光主机4产生的激光束经光纤6传导至除锈工作头1，并由除锈工作头1聚焦后得到线形激光束照射在轨道上。
激光主机4为光纤脉冲激光器，激光主机4产生的激光束为1064nm的短脉宽高峰值激光束，功率为100W～200W，脉宽100ns。
除锈工作头1内设有一次连接的振镜和场镜，此外，除锈设备还包括控制单元8，柴油发电机3工作时，通过电缆给激光主机4、控制单元8和气泵5供电。激光主机4采用100W～200W光纤脉冲激光器，波长1064nm，脉宽100ns，频率20kHz～200kHz可调。除锈工作头1采用振镜和场镜结合方式，场镜焦距160mm～550mm可调。激光主机4得电后，通过控制单元8预设的参数控制，除锈工作头1可输出激光能量光束，该高能光束将照射轨面，实现快速除锈。气泵5得电后，通过喷气口2对轨道面清洗前后的残渣进行吹除。两轮走行架7有纵向排布的2个与铁轨贴合的凹槽轮，可在单侧轨道上推行。
本申请的工作原理为：通过控制单元8预先设置参数，利用激光主机4发射的中心波长为1064nm的短脉宽高峰值激光束，经过振镜高速扫描和场镜聚焦后形成清洗所需的线形激光束。该高能光束被需要处理的表面上的污染层快速吸收，大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体)，产生冲击波，冲击波使污染物变成碎片并被剔除。用激光束在金属表面扫描，所到之处锈斑和氧化物很快蒸发掉。高峰值短脉宽的激光束在快速清除铁轨锈蚀层的同时不会产生热积聚效应，从而保证基材的安全性。

Claims (7)

1.一种便携式单轨道激光除锈设备，包括：
两轮走行架(7)，底部设有与轨道匹配的车轮(9)；
其特征在于，还包括：
激光除锈组件，设于两轮走行架(7)上，用于发射线形激光束将轨道上的污染物剔除；
喷气口(2)，设于两轮走行架(7)上，用于吹除剔除的污染物；
电源，置于两轮走行架(7)内并分别与激光除锈组件和喷气口(2)连接，用于为激光除锈组件和喷气口(2)供电。
2.根据权利要求1所述的一种便携式单轨道激光除锈设备，其特征在于，所述激光除锈组件包括依次连接的激光主机(4)、光纤(6)和除锈工作头(1)；所述激光主机(4)产生的激光束经光纤(6)传导至除锈工作头(1)，并由除锈工作头(1)聚焦后得到线形激光束照射在轨道上。
3.根据权利要求2所述的一种便携式单轨道激光除锈设备，其特征在于，所述激光主机(4)为光纤脉冲激光器。
4.根据权利要求2所述的一种便携式单轨道激光除锈设备，其特征在于，所述除锈工作头(1)内设有一次连接的振镜和场镜。
5.根据权利要求1所述的一种便携式单轨道激光除锈设备，其特征在于，所述电源为柴油发电机(3)。
6.根据权利要求2所述的一种便携式单轨道激光除锈设备，其特征在于，所述激光主机(4)产生的激光束为1064nm的短脉宽高峰值激光束。
7.根据权利要求6所述的一种便携式单轨道激光除锈设备，其特征在于，所述激光主机(4)产生的激光束的功率为100W～200W，脉宽100ns。
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