CN109047194B - 一种管道内壁的激光清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道内壁的激光清洗装置，包括转动机构，转动机构上设置有行走机构，行走机构与管道内壁接触，转动机构一端连接有牵引机构，转动机构内设置有电机，电机的输出轴连接有变焦机构，变焦机构内设置有连接杆，连接杆上设置有平面镜，变焦机构上的激光入口与平面镜位置相对应，变焦机构上设置有固定杆，固定杆上设置有凸透镜，凸透镜与平面镜位置相对应，变焦机构与凸透镜相对位置开设有激光出口；还包括激光器和激光引入机构，激光器和激光引入机构连接，激光引入机构与转动机构连接，激光引入机构的激光输出端与激光入口位置相对应。本发明能够对整个管道内壁进行清洗，并且能够改变激光的焦点，使激光达到最大清洗效率。

Description

一种管道内壁的激光清洗装置

技术领域

本发明涉及管道内壁清洗技术领域，特别是涉及一种管道内壁的激光清洗装置。

背景技术

激光清洗作为一种新兴的清洗方法，其具有环境友好型、能清除较小尺度的微粒的特点，能通过机械手臂进行操作，因此，清洗人员不需要接触清洗材料，保证操作人员健康；并且激光清洗的成本较低，设备可以使用很长时间；而且还可以通过计算机控制激光清洗设备，进行精密清洗。脉冲激光清洗设备使得激光作用材料表面的时间较短，热影响区域较小，使得热应力作用较小，几乎不影响清洗材料的寿命。

管材是工业生产与日常生活中非常常见的一种装置，因为管材为一种旋转体，清洗激光头很难进入管内，由于生产生活过程中污染物的累积，致使管道内壁很难被清洗。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道内壁的激光清洗装置，以解决上述现有技术存在的问题，使管道内壁得到清洗，并且清洗效果好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种管道内壁的激光清洗装置，包括转动机构，所述转动机构上设置有行走机构，所述行走机构与管道内壁接触，所述转动机构一端连接有牵引机构，所述转动机构内设置有电机，所述电机的输出轴连接有变焦机构，所述变焦机构内设置有连接杆，所述连接杆上设置有平面镜，所述变焦机构上与所述连接杆相对的一侧开设有激光入口，且所述激光入口与所述平面镜位置相对应，所述变焦机构上设置有固定杆，所述固定杆上设置有凸透镜，所述凸透镜与所述平面镜位置相对应，所述变焦机构与所述凸透镜相对位置开设有激光出口；还包括激光器和激光引入机构，所述激光器和所述激光引入机构连接，所述激光引入机构与所述转动机构连接，所述激光引入机构的激光输出端与所述激光入口位置相对应。

优选的，所述变焦机构上设置有若干档位，所述变焦机构与若干所述档位相对的一侧设置有开口，所述固定杆设置在所述档位与所述开口之间，所述固定杆上设置有圆环，所述凸透镜设置在所述圆环内，所述圆环的平面与所述平面镜反射的激光垂直，所述固定杆通过固定装置固定在所述变焦机构上。

优选的，所述激光入口与所述变焦机构的旋转中心位于同一直线。

优选的，所述行走机构包括支撑杆，所述支撑杆内与所述转动机构连接的一端设置有防挤压垫板，所述支撑杆内另一端设置有压缩机构，所述压缩机构包括依次连接的上顶板、弹簧和下顶板，所述下顶板与所述支撑杆固定连接，所述压缩机构内部穿设有压缩杆，所述压缩杆上设置有凸起，所述下顶板内侧设有用于容纳所述凸起和所述压缩杆的滑槽，所述上顶板固定在所述压缩杆一端，所述压缩杆另一端穿出所述支撑杆且连接有导轮，所述导轮沿所述管道轴向运动。

优选的，所述牵引机构包括牵引线和定滑轮，所述牵引线一端固定在所述转动机构上，所述牵引线另一端穿过所述定滑轮连接有牵引电机，所述定滑轮设置在支座上，所述支座为可调节支座。

优选的，还包括污染物收集机构，所述污染物收集机构包括软套，所述软套一端通过收紧装置固定在所述管道的一端，所述软套的另一端连接有吸尘器。

优选的，所述激光器为纳秒光纤激光器，波长1064nm，平均功率范围200～1000W，最大脉冲能量100mJ，脉冲长度30-100ns，光斑尺寸1.0～10mm。

优选的，所述平面镜为全反射平面镜，所述全反射平面镜将沿所述管道轴向射入的激光变为沿所述管道径向射出的激光。

优选的，若干所述行走机构沿所述转动机构周向和轴向均匀设置。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过激光引入机构将沿管道轴向的激光引入至平面镜，经过平面镜反射的激光沿管道径向射出至管道内壁，通过转动机构使激光在管道内旋转，对管道内壁进行清洗，并且牵引机构使激光在旋转的同时沿管道运动，达到对整个管道内壁进行清洗的目的，并且，本发明能够通过变焦机构改变激光的焦点，使激光达到最大清洗效率，清洗效果更好。

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为本发明的管道内壁的激光清洗装置示意图；

图2为本发明中的转动机构和行走机构示意图；

图3为本发明中的变焦机构示意图；

图4为本发明中的固定杆示意图；

图5为本发明中的支撑杆示意图；

图6为本发明中的压缩杆和导轮示意图；

图7为本发明中的压缩杆和导轮的左视图；

图8为本发明中的压缩杆的截面示意图；

图9为本发明中的污染物收集机构示意图；

其中：1-转动机构，2-行走机构，3-管道，4-牵引线，5-电机，6-变焦机构，7-连接杆，8-平面镜，9-激光入口，10-固定杆，11-凸透镜，12-激光出口，13-激光引入机构，14-档位，15-开口，16-圆环，17-支撑杆，18-防挤压垫板，19-上顶板，20-弹簧，21-下顶板，22-压缩杆，23-凸起，24-导轮，25-定滑轮，26-支座，27-吸尘器，28-软套，29-收紧装置。

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付出创造性劳动的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管道内壁的激光清洗装置，以解决上述现有技术存在的问题，使管道内壁得到清洗，并且清洗效果好。

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。

如图1-9所示：本实施例提供了一种管道内壁的激光清洗装置，包括转动机构1，转动机构1上设置有行走机构2，行走机构2与管道3的内壁接触，转动机构1一端连接有牵引机构，转动机构1内设置有电机5，电机5的输出轴连接有变焦机构6，变焦机构6内设置有连接杆7，连接杆7上设置有平面镜8，平面镜8的镜面与连接杆7呈45°，平面镜8为全反射平面镜，变焦机构6上与连接杆7相对的一侧开设有激光入口9，且激光入口9与平面镜8位置相对应，激光入口9与变焦机构6的旋转中心位于同一直线。变焦机构6上设置有固定杆10，固定杆10上设置有凸透镜11，凸透镜11与平面镜8位置相对应，变焦机构6与凸透镜11相对位置开设有激光出口12；还包括激光器和激光引入机构13，激光器带有散热系统，激光器为纳秒光纤激光器，波长1064nm，平均功率范围200～1000W，最大脉冲能量100mJ，脉冲长度30-100ns，光斑尺寸1.0～10mm。激光器和激光引入机构13连接，激光引入机构13与转动机构1连接，激光引入机构13的激光输出端与激光入口9位置相对应，激光引入机构13将激光束扩束为需要的宽度。

本实施例的变焦机构6上设置有若干档位14，变焦机构6与若干档位14相对的一侧设置有开口15，固定杆10设置在档位14与开口15之间，固定杆10上设置有圆环16，凸透镜11设置在圆环16内，圆环16的平面与平面镜8反射的激光垂直，固定杆10位于开口15一端设置有螺纹，通过螺母将固定杆10固定在变焦机构6上。根据不同尺寸的管道，固定杆10放置在不同的档位14，进而调节凸透镜11的位置，调节激光的焦距，控制离焦量，达到最佳的清洗效果。

本实施例的行走机构2包括支撑杆17，支撑杆17内与转动机构1连接的一端设置有防挤压垫板18，支撑杆17内另一端设置有压缩机构，压缩机构包括依次连接的上顶板19、弹簧20和下顶板21，下顶板21与支撑杆17固定连接，压缩机构内部穿设有压缩杆22，压缩杆22上设置有凸起23，下顶板21内侧设有用于容纳凸起23和压缩杆22的滑槽，上顶板19固定在压缩杆22一端，压缩杆22另一端穿出支撑杆17且连接有导轮24。压缩杆22上的凸起23与下顶板21的滑槽配合，使压缩杆22只能沿下顶板21的滑槽进行上下运动，保证压缩杆22不能发生转动，进而保证导向轮沿管道3轴向运动。压缩杆22通过弹簧20进行压缩，使激光清洗装置能够适应多种不同的管道尺寸，方便清洗。若干行走机构2沿转动机构1周向和轴向均匀设置。本实施例中，行走机构2沿转动机构1周向设置四个，沿转动机构1轴向设置两个。

本实施例的牵引机构包括牵引线4和定滑轮25，牵引线4一端固定在转动机构1上，牵引线4另一端穿过定滑轮25连接有牵引电机，定滑轮25设置在支座26上，支座26为可调节支座26。根据不同尺寸的管道3，调节支座26的高度。

本实施例还包括污染物收集机构，污染物收集机构包括软套28，软套28一端通过收紧装置29固定在管道3的一端，软套28的另一端连接有吸尘器27。本实施例用工业吸尘器吸收清洗过程中的污染物，保证操作人员安全，使管道3的污染物颗粒收集起来，避免二次污染。

本实施例的管道内壁的激光清洗装置在使用时，将管道内壁的激光清洗装置放入管道3内，根据管道3的尺寸调节凸透镜11的位置，通过激光引入机构13将沿管道3轴向的激光引入至平面镜8，经过平面镜8反射的激光沿管道3径向射出至管道3的内壁，通过转动机构1使激光在管道3内旋转，对管道3的内壁进行清洗，并且牵引机构使激光在旋转的同时沿管道3轴向运动，达到对整个管道3内壁进行清洗的目的，清洗的速度由转动机构1和牵引机构共同控制，并且，本实施例中在管道3的一端设置有污染物收集机构，对清洗过程中的污染物进行收集。

本实施例的管道内壁的激光清洗装置在清洗过程中对管道3不产生损伤，能有效的替代传统的化学腐蚀、机械打磨的方法。并且本实施例操作简单，能量利用率高，工作强度低，不污染环境，可以重复使用，具有清洗效果好、避免二次污染的优点。

本说明书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 (7)

1.一种管道内壁的激光清洗装置，其特征在于：包括转动机构，所述转动机构上设置有行走机构，所述行走机构与管道内壁接触，所述转动机构一端连接有牵引机构，所述转动机构内设置有电机，所述电机的输出轴连接有变焦机构，所述变焦机构内设置有连接杆，所述连接杆上设置有平面镜，所述变焦机构上与所述连接杆相对的一侧开设有激光入口，且所述激光入口与所述平面镜位置相对应，所述变焦机构上设置有固定杆，所述固定杆上设置有凸透镜，所述凸透镜与所述平面镜位置相对应，所述变焦机构与所述凸透镜相对位置开设有激光出口；还包括激光器和激光引入机构，所述激光器和所述激光引入机构连接，所述激光引入机构与所述转动机构连接，所述激光引入机构的激光输出端与所述激光入口位置相对应；

所述变焦机构上设置有若干档位，所述变焦机构与若干所述档位相对的一侧设置有开口，所述固定杆设置在所述档位与所述开口之间，所述固定杆上设置有圆环，所述凸透镜设置在所述圆环内，所述圆环的平面与所述平面镜反射的激光垂直，所述固定杆通过固定装置固定在所述变焦机构上；

所述行走机构包括支撑杆，所述支撑杆内与所述转动机构连接的一端设置有防挤压垫板，所述支撑杆内另一端设置有压缩机构，所述压缩机构包括依次连接的上顶板、弹簧和下顶板，所述下顶板与所述支撑杆固定连接，所述压缩机构内部穿设有压缩杆，所述压缩杆上设置有凸起，所述下顶板内侧设有用于容纳所述凸起和所述压缩杆的滑槽，所述上顶板固定在所述压缩杆一端，所述压缩杆另一端穿出所述支撑杆且连接有导轮，所述导轮沿所述管道轴向运动。

2.根据权利要求1所述的管道内壁的激光清洗装置，其特征在于：所述激光入口与所述变焦机构的旋转中心位于同一直线。

3.根据权利要求1所述的管道内壁的激光清洗装置，其特征在于：所述牵引机构包括牵引线和定滑轮，所述牵引线一端固定在所述转动机构上，所述牵引线另一端穿过所述定滑轮连接有牵引电机，所述定滑轮设置在支座上，所述支座为可调节支座。

4.根据权利要求1所述的管道内壁的激光清洗装置，其特征在于：还包括污染物收集机构，所述污染物收集机构包括软套，所述软套一端通过收紧装置固定在所述管道的一端，所述软套的另一端连接有吸尘器。

5.根据权利要求1所述的管道内壁的激光清洗装置，其特征在于：所述激光器为纳秒光纤激光器，波长1064nm，平均功率范围200～1000W，最大脉冲能量100mJ，脉冲长度30-100ns，光斑尺寸1.0～10mm。

6.根据权利要求1所述的管道内壁的激光清洗装置，其特征在于：所述平面镜为全反射平面镜，所述全反射平面镜将沿所述管道轴向射入的激光变为沿所述管道径向射出的激光。

7.根据权利要求1所述的管道内壁的激光清洗装置，其特征在于：若干所述行走机构沿所述转动机构周向和轴向均匀设置。

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