CN108453097B - 一种用于管道内壁的激光清洗机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于管道内壁的激光清洗机构，包括内腔中耦合有连接激光光源的光纤隔离器的基座、安装在基座前端的调焦装置、通过电机座安装在调焦装置前端的旋转装置以及与旋转装置固定连接的反射镜片组；调焦装置包括聚焦镜片，旋转装置包括驱动装置和旋转座，反射镜片组安装在旋转座上。该激光清洗机构用高功率脉冲激光器通过传输光纤传输至光纤隔离头，使脉冲激光光路通过步进电机的中空轴，直接传输到55°放置的反射镜，使脉冲激光光路改变路径，高功率脉冲激光被反射后通过保护镜片入射到需要清洗的管道内壁上，电机转动带动激光光路转动来完成管道内壁的清洗。这种方法结构简单，操作灵活方便，可以有效地解决管道内壁激光清洗工作。

Description

一种用于管道内壁的激光清洗机构
技术领域
本发明涉及激光清洗技术领域，特别是涉及一种用于管道内壁的激光清洗机构。
背景技术
激光清洗(Laser Cleaning)是去除固体表面不同材料和尺寸的脏污粒子及膜层的有效方法。激光清洗，就是把高亮度和方向性好的连续或脉冲激光，通过光学聚焦和光斑整形后形成具有特定光斑形状与能量分布的激光束，照射到被污染的需要清洗的材料位置，其上附着的污染物材料吸收激光能量后，会产生振动、熔化、燃烧，甚至气化等一系列复杂的物理化学过程，并最终使污染物脱离材料表面，即使激光作用在清洗后的表面，绝大部分都是被反射掉，对基材不会造成损伤，从而达到清洗的效果。目前，激光清洗技术大部分还只能用在清洗样品的外表面，对于用于激光清洗管道内壁的激光清洗技术还很少，极大的限制了激光清洗应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于管道内壁的激光清洗机构，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单，操作灵活方便，可以有效地解决管道内壁激光清洗工作。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于管道内壁的激光清洗机构，包括内腔中耦合有连接激光光源的光纤隔离器的基座、安装在所述基座前端的调焦装置、通过电机座安装在所述调焦装置前端的旋转装置以及与所述旋转装置固定连接的反射镜片组；所述调焦装置包括聚焦镜片，所述旋转装置包括驱动装置和旋转座，所述反射镜片组安装在所述旋转座上。
可选的，所述调焦装置还包括聚焦镜座、焦距调整圆筒和焦距调整锁紧圆筒，所述焦距调整圆筒与所述基座旋转连接，安装有所述聚焦镜片的所述聚焦镜座安装在所述焦距调整圆筒的内壁上，所述焦距调整锁紧圆筒套设于所述焦距调整圆筒外侧并与所述基座配合连接。
可选的，所述基座顶端固定有导向槽，所述导向槽位于所述焦距调整圆筒内，且所述聚焦镜座沿所述导向槽滑动连接。
可选的，所述调焦装置的焦距调整范围为80mm，清洗管道内径范围为φ100-250mm。
可选的，所述驱动装置包括电机座和安装在所述电机座上的电机，所述电机座安装在所述调焦装置的前端，所述电机为中空轴步进电机，所述旋转座安装在所述中空轴步进电机的输出轴上。
可选的，所述反射镜组包括反射镜、反射镜座和保护镜片，所述反射镜座安装在所述旋转座上，所述反射镜呈角度安装在所述反射镜座的入光端，所述保护镜片安装在所述反射镜座的出光口。
可选的，所述反射镜的轴线与所述电机的轴线的夹角为55°。
可选的，所述反射镜反射后的激光相对于待清洗管道轴线的垂直面呈20°角出射。
可选的，所述激光清洗机构还包括有设置在所述旋转装置前端的环形气刀，所述旋转座设置在所述环形气刀内侧。
可选的，所述环形气刀由内外两圆环组成，两圆环的间隙为0.05mm。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、通过简单的结构让激光聚焦光斑形成环形光斑，能高效完成管道内壁的清洗；
2、本激光清洗头可调整聚焦镜片的位置，从而改变激光聚焦的光斑位置，适应不同内径管道的清洗；
3、本激光清洗头前端设置有环形气刀，可保护激光清洗头免受污染，保证能完成长时间的工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中用于管道内壁的激光清洗机构的整体结构示意图；
图2为激光清洗机构在管道中的清洗示意图；
图3为图2中A处放大图；
其中，1光纤隔离器；2基座；3焦距调整锁紧圆筒；4焦距调整圆筒；5聚焦镜片；6聚焦镜座；7聚焦后激光；8中空轴步进电机；9电机座；10旋转座；11环形气刀；12反射镜；13反射镜座；14保护镜片；15导向槽；16聚焦光斑。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于管道内壁的激光清洗机构，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单，操作灵活方便，可以有效地解决管道内壁激光清洗工作。
本发明提供的用于管道内壁的激光清洗机构，包括内腔中耦合有连接激光光源的光纤隔离器的基座、安装在基座前端的调焦装置、通过电机座安装在调焦装置前端的旋转装置以及与旋转装置固定连接的反射镜片组；调焦装置包括聚焦镜片，旋转装置包括驱动装置和旋转座，反射镜片组安装在旋转座上。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-3，其中，图1为本发明中用于管道内壁的激光清洗机构的整体结构示意图；图2为激光清洗机构在管道中的清洗示意图；图3为图2中A处放大图。
如图1-3所示，本发明提供一种用于管道内壁的激光清洗机构，包括内腔中耦合有连接激光光源的光线隔离器1的基座2、安装在基座2前端的调焦装置、通过电机座9安装在调焦装置前端的旋转装置以及与旋转装置固定连接的反射镜12片组；调焦装置包括聚焦镜片5，旋转装置包括驱动装置和旋转座10，反射镜12片组安装在旋转座10上。
调焦装置还包括聚焦镜座6、焦距调整圆筒4和焦距调整锁紧圆筒3，焦距调整圆筒4与基座2旋转连接，聚焦镜座6安装在焦距调整圆筒4的内壁上，焦距调整锁紧圆筒3套设于焦距调整圆筒4外侧并与基座2配合连接。焦距调整圆筒4与基座2配合，可旋转，其内圆为螺纹；焦距调整锁紧圆筒3与基座2配合，可旋转，其内圆为螺纹。旋转焦距调整圆筒4可以移动聚焦镜座6，从而调整焦距，调整完成焦距后，旋转焦距调整锁紧圆筒3，即可锁紧焦距调整圆筒4，保证聚焦镜片5位置不会变动。
基座2顶端固定有导向槽15，导向槽15位于焦距调整圆筒4内，且聚焦镜座6沿导向槽15滑动连接，聚焦镜座6的外圆为螺纹。
调焦装置的焦距调整范围为80mm，清洗管道内径范围为φ100-250mm。
驱动装置包括电机座9和安装在电机座9上的电机，电机座9安装在调焦装置的前端，电机为中空轴步进电机8，旋转座10安装在中空轴步进电机8的输出轴上。
反射镜12组包括反射镜12、反射镜座13和保护镜片14，反射镜座13安装在旋转座10上，反射镜12呈角度安装在反射镜座13的入光端，保护镜片14安装在反射镜座13的出光口。
反射镜12的轴线与电机的轴线的夹角为55°，反射镜12反射后的激光相对于待清洗管道轴线的垂直面呈20°角出射。
激光清洗机构还包括有设置在旋转装置前端的环形气刀11，旋转座10设置在环形气刀11内侧，环形气刀11由内外两圆环组成，两圆环的间隙为0.05mm。
高功率脉冲激光从光线隔离器1中发出，经过聚焦镜片5后，聚焦后激光7通过空心轴步进电机的中空轴到达55°放置的反射镜12后，激光经过反射后通过保护镜片14射出；同时空心轴步进电机旋转，带动旋转座10、反射镜座13、反射镜12、保护镜片14整体一起旋转，最终激光在管道内壁上聚焦并且形成环形聚焦光斑16，完成管道内壁的清洗。
通过旋转焦距调整圆筒4可以移动聚焦镜座6，改变聚焦镜片5的位置，即可改变激光的聚焦距离，完成内径在φ100～φ250mm之间的管道内壁清洗。
通过旋转焦距调整锁紧圆筒3，即可锁紧焦距调整圆筒4，保证聚焦镜片5位置不变。
环形气刀11安装在基座2最前端，该环形气刀11有两个内外圆环组成，之间间隙只有0.05mm，通过气嘴通入高压气体即可在清洗头前端形成高压的环形气帘，保护清洗头免受污染。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种用于管道内壁的激光清洗机构，其特征在于：包括内腔中耦合有连接激光光源的光纤隔离器的基座、安装在所述基座前端的调焦装置、通过电机座安装在所述调焦装置前端的旋转装置以及与所述旋转装置固定连接的反射镜片组；所述调焦装置包括聚焦镜片，所述旋转装置包括驱动装置和旋转座，所述反射镜片组安装在所述旋转座上；
所述调焦装置还包括聚焦镜座、焦距调整圆筒和焦距调整锁紧圆筒，所述焦距调整圆筒与所述基座旋转连接，安装有所述聚焦镜片的所述聚焦镜座螺接在所述焦距调整圆筒的内壁上，所述焦距调整锁紧圆筒套设于所述焦距调整圆筒外侧并与所述基座配合连接；所述基座顶端固定有导向槽，所述导向槽位于所述焦距调整圆筒内，且所述聚焦镜座沿所述导向槽滑动连接；
所述驱动装置包括电机座和安装在所述电机座上的电机，所述电机座安装在所述调焦装置的前端，所述电机为中空轴步进电机，所述旋转座安装在所述中空轴步进电机的输出轴上；所述反射镜组包括反射镜、反射镜座和保护镜片，所述反射镜座安装在所述旋转座上，所述反射镜呈角度安装在所述反射镜座的入光端，所述保护镜片安装在所述反射镜座的出光口；所述反射镜的轴线与所述电机的轴线的夹角为55°，所述反射镜反射后的激光相对于待清洗管道轴线的垂直面呈20°角出射。
2.根据权利要求1所述的用于管道内壁的激光清洗机构，其特征在于：所述调焦装置的焦距调整范围为80mm，清洗管道内径范围为φ100-250mm。
3.根据权利要求1所述的用于管道内壁的激光清洗机构，其特征在于：所述激光清洗机构还包括有设置在所述旋转装置前端的环形气刀，所述旋转座设置在所述环形气刀内侧。
4.根据权利要求3所述的用于管道内壁的激光清洗机构，其特征在于：所述环形气刀由内外两圆环组成，两圆环的间隙为0.05mm。
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