CN109226105B - 一种高效激光清洗管道内壁的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效激光清洗管道内壁的装置，包括：激光发生单元，用于产生激光；支撑杆，位于待清洗管道内；控制单元，与所述支撑杆的一端连接，用于控制支撑杆的转动和横向移动，控制装置上设有通光孔；多个分束镜，设置于所述支撑杆上，且多个所述分束镜的中心位置以及通光孔的轴线均处于同一条直线上；其中，所述激光发生单元产生的激光穿过控制单元的通光孔后，依次经过各个所述分束镜，反射于待清洗管道内，同时控制单元控制支撑杆的转动或移动，实现对管道内壁清洗。相对于现有技术的单个清洗头，本发明激光发生单元产生的单束激光经过各个分束镜单位时间内能够清洗管道的内壁面积更大，清洗效率高，无二次污染；并且结够简单、维护成本低。
Description
技术领域
本发明涉及激光清洗领域，尤其涉及一种高效激光清洗管道内壁的装置。
背景技术
管道由于其特性已广泛应用于石油化工行业的输送、天然气运输、电力行业中输送、生活设施，海洋工程，核反应堆等各个领域，近年来，随着国家对基础设施建设的加大投入，管道的需求不断攀升。管道在制造、使用过程中会在管道内壁形成锈层，附着一些粉尘及污染物，而这些锈层及污染物将会影响管道的正常使用，因此需要在管道制造完成后对内壁进行清洗及对使用中的管道进行定期清洗，使管道内壁恢复材质本身表面。
传统的清洗方式有手工清洗法、机械清洗法、化学处理法、高压水清洗。由于手工清洗效率低，对清洗人员有损害，机械清洗方式容易对内壁产生损伤，化学处理及高压水清洗等方法污染严重，此外在一些特殊的场合例如对核反应堆中管道表面附着的放射性粉尘进行清洗，传统的清洗方式很难达到清洗要求，所以激光清洗是一种最有效、高效、清洁、可靠的方式，可以更好的保护环境同时确保工作人员的安全。
目前对管道内壁进行清洗的装置主要是采用单束激光输出端对管道内壁进行清洗，对于长管道仍需要花费大量时间，清洗效率低，并且多数激光清洗设备结构复杂，实际生产加工困难。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种高效激光清洗管道内壁的装置，结构简单，清洗效率高。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种高效激光清洗管道内壁的装置，包括：
激光发生单元，用于产生激光；
支撑杆，位于待清洗管道内；
控制单元，与所述支撑杆的一端连接，用于控制支撑杆的转动和横向移动，所述控制装置上设有通光孔；
多个分束镜，设置于所述支撑杆上，且多个所述分束镜的中心位置以及通光孔的轴线均处于同一条直线上；
其中，所述激光发生单元产生的激光穿过控制单元的通光孔后，依次经过各个所述分束镜，反射光反射于待清洗管道内，同时控制单元控制支撑杆的转动或移动，实现对管道内壁清洗。
优选地，还包括用于控制待清洗管道横向移动的进给装置。
优选地，还包括用于收集清洗过程中产生的颗粒给气体的气泵装置。
优选地，还包括末端反射镜，所述末端反射镜安装于所述支撑杆上，所述激光发生器上产生的激光依次经过各个所述分束镜后最后由所述末端反射镜反射于待清洗管道的内壁。
优选地，所述末端反射镜以及多个所述分束镜等间距排布所述在支撑杆上。
优选地，所述末端反射镜以及多个所述分束镜的中心均位于待清洗管道的中心轴线上。
优选地，所述支撑杆的转动中心为待清洗管道的中心轴线。
优选地，还包括底座、光学平台和固定装置，所述固定装置和进给装置均安装于所述底座上，所述固定装置用于固定待清洗管道，所述激光发生单元和控制单元安装于所述光学平台上。
本发明的有益效果：
本发明通过在支撑杆上设置多个分束镜，让激光发生单元产生的激光依次通过各个分束镜分束，并反射于管道的内壁上，实现对管道内壁进行清洗，相对于现有技术的单个清洗头，本发明激光发生单元产生的单束激光经过各个分束镜后单位时间内能够清洗管道的内壁面积更大，清洗效率高，无二次污染；并且结够简单、维护成本低。
现有技术中，在清洗管道时，通常需要转动管道，对于大型管道及不可拆装的管道的清洗比较困难，而本发明在清洗时，仅需转动转臂即可，操作简单，可实现精密清洗。
附图说明
图1为本发明实施例的一种高效激光清洗管道内壁的装置的结构示意图。
图2为本发明实施例的一种高效激光清洗管道内壁的装置的光路示意图。
附图标记：
1.激光发生单元；2.控制单元；3.通光孔；4.支撑杆；5.分束镜；6.末端反射镜；7.管道；8.底座；9.进给装置；10.固定装置；11.气泵装置；12.光学平台；13.激光束；15.管道内壁。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能偶以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受于下面公开的具体实施的限制。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种高效激光清洗管道内壁的装置。
请参阅图1，根据本发明实施例的一种高效激光清洗管道内壁的装置包括激光发生单元1、支撑杆4、控制单元2、多个分束镜5、末端反射镜6、底座8、进给装置9、固定装置10、气泵装置11和光学平台12。
具体而言，激光发生单元1和控制单元2均安装于光学平台12上，激光发生单元1用于产生激光。底座8上设有进给装置9、固定装置10和气泵装置11，进给装置9用于控制待清洗管道7横向移动，使得管道7在清洗过程中可以横向运行，固定装置10用于固定管道7，在进给装置9调整号管道7的横向位置后，通过固定装置10将管道7固定，保证清洗过程的稳定。
支撑杆4，位于待清洗管道7内，用于支撑多个分束镜5，支撑杆4的一端与控制装置连接，控制装置可控制支撑杆4的转动和横向移动。控制装置上设有通光孔3，末端反射镜6和多个分束镜5均设置于所述支撑杆4上，且末端反射镜6和多个所述分束镜5的中心位置以及通光孔3的轴线均处于同一条直线上，通光孔3用于保证激光发生单元1产生的光束射入分束镜5的中心。所述激光发生单元1产生的激光穿过控制单元2的通光孔3后，依次经过各个所述分束镜5分束后，反射光反射于管道7内壁，最后一束激光由所述末端反射镜6反射于待清洗管道7内壁。
控制单元2包括转动模块和水平运动模块，转动模块用于控制支撑杆4的转动以控制光斑搭接率，水平运动模块控制支撑杆4的移动间距以控制清洗的行间距，从而实现对管道7内壁清洗。气泵装置11用于收集清洗过程中产生的颗粒及气体，保证清洗车间的整洁。
进一步地，所述末端反射镜6以及多个所述分束镜5等间距排布所述在支撑杆4上，可以保证管道7水平移动距离d(d＝L/n(L为管道长度，n为光学元件个数))时扫描范围可以覆盖整个管道内壁，避免出现扫描范围搭接或者未扫描区域。
进一步地，所述末端反射镜6以及多个所述分束镜5的中心均位于待清洗管道7的中心轴线上，并且所述支撑杆4的转动中心为待清洗管道7的中心轴线，以保证在清洗过程中支撑杆4转动的时候反射光束到管道内壁15的光程一致，使得清洗效果均匀精确。
本发明的工作过程：
请参阅图2，开启激光发生单元1，激光束13穿过控制单元2上的通光孔3后一次经过多个分束镜5，各个分束镜5的反射光照射于管道7内壁，最后一束激光经末端反射镜6照射于管道7内壁，在清洗过程中，控制单元2的转动模控制支撑杆4转动，多束反射光对管道7内壁进行单行圆周清洗，在完成单行圆周清洗后，控制单元2的移动模块控制支撑杆4水平移动一定距离后停止，然后控制单元2中的的转动模块开启，反射光再次对管道7内壁进行圆周清洗，圆周清洗完成后，控制单元2中的水平移动模块再次移动支撑杆4。通过支撑杆4的转动与水平方向移动的联动从而实现了对管道7内壁的高效清洗。
本发明通过在支撑杆4上设置多个分束镜5，让激光发生单元1产生的激光依次通过各个分束镜5分束，并反射于管道7的内壁上，实现对管道7内壁进行清洗，相对于现有技术的单个清洗头，本发明激光发生单元1产生的单束激光经过各个分束镜5后单位时间内能够清洗管道7的内壁面积更大，清洗效率高，无二次污染；并且结够简单、维护成本低。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高效激光清洗管道内壁的装置，其特征在于，包括：
激光发生单元，用于产生激光；
支撑杆，位于待清洗管道内；
控制单元，与所述支撑杆的一端连接，用于控制支撑杆的转动和横向移动，所述控制单元上设有通光孔；
多个分束镜，设置于所述支撑杆上，且多个所述分束镜的中心位置以及通光孔的轴线均处于同一条直线上；
进给装置，用于控制待清洗管道横向移动；
末端反射镜，所述末端反射镜安装于所述支撑杆上；
其中，所述激光发生单元产生的激光穿过控制单元的通光孔后，依次经过各个所述分束镜，最后由所述末端反射镜将反射光反射于待清洗管道内，同时控制单元控制支撑杆的转动或移动，实现对管道内壁清洗。
2.根据权利要求1所述的高效激光清洗管道内壁的装置，其特征在于，还包括用于收集清洗过程中产生的颗粒给气体的气泵装置。
3.根据权利要求1所述的高效激光清洗管道内壁的装置，其特征在于，所述末端反射镜以及多个所述分束镜等间距排布在所述支撑杆上。
4.根据权利要求1所述的高效激光清洗管道内壁的装置，其特征在于，所述末端反射镜以及多个所述分束镜的中心均位于待清洗管道的中心轴线上。
5.根据权利要求1、3、4任意一项所述的高效激光清洗管道内壁的装置，其特征在于，所述支撑杆的转动中心为待清洗管道的中心轴线。
6.根据权利要求1所述的高效激光清洗管道内壁的装置，其特征在于，还包括底座、光学平台和固定装置，所述固定装置和所述进给装置均安装于所述底座上，所述固定装置用于固定待清洗管道，所述激光发生单元和控制单元安装于所述光学平台上。
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