CN109226116A - 一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置 - Google Patents

一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109226116A
CN109226116A CN201811079820.9A CN201811079820A CN109226116A CN 109226116 A CN109226116 A CN 109226116A CN 201811079820 A CN201811079820 A CN 201811079820A CN 109226116 A CN109226116 A CN 109226116A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wall
reflecting mirror
laser
protective case
steel pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811079820.9A
Other languages
English (en)
Inventor
戴峰泽
裴智鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201811079820.9A priority Critical patent/CN109226116A/zh
Publication of CN109226116A publication Critical patent/CN109226116A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及表面处理领域，具体涉及一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置。装置主要包括光纤、激光输出头、聚焦透镜、反射镜、电动机、自适应支撑轮、后保护套、前保护套、玻璃护罩、可调支撑轮、气嘴、透光窗口和清洗口。采用支撑轮和自适应支撑轮的组合，保证了激光束的反射中心始终位于钢管的轴线上，从而可以适应弯曲钢管的清洗；聚焦镜的中心和反射镜的中心之间的距离能够调整，可以使本装置适应不同内径钢管内壁的清洗；清洗装置与未聚焦前的激光束方向相同，可以保证清洗后的钢管内壁免受粉尘的二次污染。本发明可应用于弯曲钢管的除锈。

Description

一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置
技术领域
本发明涉及表面处理领域，具体涉及一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置。
背景技术
钢管内壁通常需要进行除锈处理，而弯曲钢管内壁的除锈在当前是难题。激光清洗是一种新型的清洗手段，绿色环保，可以有效去除附着在钢管表面的锈蚀层，然而，由于传统激光除锈头的尺寸较大，通常无法对直径小于30cm的管道除锈。申请号为201410421688.0的中国发明专利申请公布了一种环形激光带除锈机，该激光除锈机通过光学组件将激光束整形成环状，从而实现对管壁的清洗，由于激光清洗需要106GW/cm2以上的功率密度，脉宽需要超过100ns，因此实现该种带状清洗的激光器的功率需要高达数万瓦，目前市场上尚没有此类脉冲激光器出售，此外该专利的除锈头也容易受到粉尘的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置，以有效清除附着在小口径管状零件内壁的锈蚀层。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置，由光纤、激光输出头、聚焦透镜、反射镜、电动机、自适应支撑轮、后保护套、前保护套、玻璃护罩、可调支撑轮、气嘴、透光窗口和清洗口组成；激光束通过光纤传输至激光输出头，经激光输出头扩束整形后，传输到聚焦透镜；聚焦透镜和反射镜安装在玻璃护罩内，聚焦透镜的焦距为S，聚焦透镜的中心和反射镜的中心之间的距离d能够调整；后保护套和前保护套通过玻璃护罩相连，沿玻璃护罩的中心轴线对称布置，后保护套的内壁和前保护套的内壁形成透光窗口，后保护套的外壁和前保护套的外壁形成清洗口；后保护套的端部安装有气嘴；电动机安装在前保护套的底座，同时位于玻璃护罩内；反射镜安装在电动机的输出轴上，反射镜的法线与电动机的主轴夹角α的值为55°～65°；激光束经聚焦透镜后，在焦前到达反射镜，接着激光束透过透光窗口，然后穿过清洗口到达弯曲钢管的内壁，电动机带动反射镜旋转；气嘴通入压缩空气，压缩空气从清洗口排出，压缩空气从清洗口的排出方向与激光束经反射镜反射后的反射方向相同；可调支撑轮的高度可以调节，保证反射镜的中心位于激光束的轴线上，同时保证反射镜的中心位于弯曲钢管的中心线上，以清洗不同直径的钢管，可调支撑轮共有四组，在清洗口前后两侧各安装两组，可调支撑轮的中心连线为一长方形，该长方形关于弯曲钢管的对称平面对称；自适应支撑轮共有两组，分别安装在清洗口的前方和后方，自适应支撑轮的中心线位于弯曲钢管的对称平面；自适应支撑轮上部安装有弹簧，弹簧始终处于压缩状态，以提供支撑力，保证反射镜的中心位于弯曲钢管的中心线上。
弯曲钢管的内径为D，则有d+D/2sinα＝S。
所述的激光束为脉冲光纤激光。
所述的弯曲钢管的内径D范围为10～50cm。
所述的玻璃护罩材质为K9光学玻璃，能够透过激光束。
所述电动机的转速为800～3000r/min。
本发明具有的有益效果：采用光纤传导激光，可以使整个装置，反射镜的中心位于激光束的轴线上，且反射镜的中心位于弯曲钢管的中心线上，可以保证激光束到达钢管内壁时，光斑直径相等；激光束经过聚焦镜后在焦前受到反射镜的反射后继续聚焦，透过透光窗口，并经过清洗口，最后在到达弯曲钢管的内壁，电动机的高速转动，使弯曲钢管的内壁圆周方向获得完全清洗；采用可调支撑轮和自适应支撑轮的组合，保证了激光束的反射中心始终位于钢管的轴线上，从而可以适应弯曲钢管的清洗；聚焦镜的中心和反射镜的中心之间的距离可调，可以使本装置适应不同内径钢管内壁的清洗；清洗装置与未聚焦前的激光束方向相同，可以保证清洗后的钢管内壁免受粉尘的二次污染；反射镜的法线与电动机的主轴夹角α的值为55°～65°，可以保证反射光无法反射回激光器，因此采用本装置的激光器可以无需安装光隔离器，大幅度简化了激光输出模块，有利于使清洗头小型化；压缩空气从清洗口的排出方向与激光束经反射镜反射后的反射方向相同，可以保证气嘴喷出的压缩空气将激光清洗形成的粉尘吹离激光光路，提高激光的利用率，此外还可以保护激光光学系统免受粉尘污染。
附图说明
图1是激光清洗弯曲钢管内壁装置的示意图；
图中：1光纤 2激光输出头 3激光束 4聚焦透镜 5反射镜 6电动机 7自适应支撑轮 8后保护套 9前保护套 10玻璃护罩 11弯曲钢管 12可调支撑轮 13气嘴 14透光窗口和15清洗口 81后保护套的内壁 82后保护套外壁 91前保护套的内壁 92前保护套的外壁。
具体实施方式
为更好的阐述本发明的实施细节，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明的一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置如图1所示，由光纤1、激光输出头2、聚焦透镜4、反射镜5、电动机6、自适应支撑轮7、后保护套8、前保护套9、玻璃护罩10、可调支撑轮12、气嘴13、透光窗口14和清洗口15组成；激光束3通过光纤1传输至激光输出头2，经激光输出头2扩束整形后，传输到聚焦透镜4；聚焦透镜4和反射镜5安装在玻璃护罩10内，聚焦透镜4的中心和反射镜5的中心之间的距离d能够调整；后保护套8和前保护套9通过玻璃护罩10相连，后保护套的内壁81和前保护套的内壁91形成透光窗口14，后保护套的外壁82和前保护套的外壁92形成清洗口15；后保护套8的端部安装有气嘴13；电动机6安装在前保护套9的底座，同时位于玻璃护罩10内；反射镜5安装在电动机6上，反射镜5的法线与电动机6的主轴夹角α的值为55°～65°；激光束3经聚焦透镜4后，在焦前到达反射镜5，然后激光束3分别经过透光窗口14和清洗口15到达弯曲钢管11的内壁，电动机6带动反射镜5高速旋转；气嘴13通入压缩空气，压缩空气从清洗口15排出，压缩空气从清洗口15的排出方向与激光束3经反射镜5反射后的反射方向相同；可调支撑轮12的高度可以调节，保证反射镜5的中心位于激光束3的轴线上，同时保证反射镜5的中心位于弯曲钢管的中心线上，以清洗不同直径的钢管，可调支撑轮12共有四组，在清洗口15前后两侧各安装两组，可调支撑轮12的中心连线为一长方形，该长方形关于弯曲钢管11的对称平面对称；自适应支撑轮7共有两组，分别安装在清洗口15的前方和后方，自适应支撑轮7的中心线位于弯曲钢管11的对称平面；自适应支撑轮7上部安装有弹簧，弹簧始终处于压缩状态，以提供支撑力，保证反射镜5的中心位于弯曲钢管11的中心线上；小口径钢管的直径为D，则有d+D/2sinα＝S。
实施实例一：
本实例中，弯曲钢管11的内径为30cm，弯曲角度为90°，锈蚀层厚度为20μm；激光器为光纤脉冲激光器，激光器单脉冲能量为1mJ，频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束3脉宽为100ns，聚焦透镜4的焦距是25cm，反射镜5的法线与电动机6的主轴夹角α的值为55°，聚焦透镜4的中心与反射镜5的中心之间的距离为6.7cm，脉冲激光束3经聚焦透镜4聚焦和反射镜5反射后，到达弯曲钢管11的内壁时光斑直径为50μm。具体实施步骤如下：
在气嘴13通入压缩空气，压力为4MPa；电动机7以900r/min的速度转动；打开激光器，激光束3通过光纤1传输至激光束出头2，然后经过聚焦透镜4和反射镜5到达弯曲钢管内壁；弯曲钢管11以4.5cm/min的速度进给。经检测，弯曲钢管内壁表层铁氧体的质量百分含量由75％下降到1％，除锈效果良好。
实施实例二
本实例中，弯曲钢管11的内径为45cm，弯曲角度为45°，锈蚀层厚度为20μm；激光器为光纤脉冲激光器，激光器单脉冲能量为1mJ，频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束3脉宽为100ns，聚焦透镜4的焦距是35cm，反射镜5的法线与电动机6的主轴夹角α的值为65°，聚焦透镜4的中心与反射镜5的中心之间的距离为20.2cm，脉冲激光束3经聚焦透镜4聚焦和反射镜5反射后，到达弯曲钢管11的内壁时光斑直径为100μm。具体实施步骤如下：
在气嘴13通入压缩空气，压力为4MPa；电动机7以2700r/min的速度转动；打开激光器，激光束3通过光纤1传输至激光束出头2，然后经过聚焦透镜4和反射镜5到达弯曲钢管内壁；弯曲钢管11以15cm/min的速度进给。经检测，弯曲钢管内壁表层铁氧体的质量百分含量由77.8％下降到0.9％，除锈效果良好。

Claims (6)

1.一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置，其特征在于，所述装置由光纤、激光输出头、聚焦透镜、反射镜、电动机、自适应支撑轮、后保护套、前保护套、玻璃护罩、可调支撑轮、气嘴、透光窗口和清洗口组成；激光束通过光纤传输至激光输出头，经激光输出头扩束整形后，传输到聚焦透镜；聚焦透镜和反射镜安装在玻璃护罩内，聚焦透镜的焦距为S，聚焦透镜的中心和反射镜的中心之间的距离d能够调整；后保护套和前保护套通过玻璃护罩相连，沿玻璃护罩的中心轴线对称布置，后保护套的内壁和前保护套的内壁形成透光窗口，后保护套的外壁和前保护套的外壁形成清洗口；后保护套的端部安装有气嘴；电动机安装在前保护套的底座，同时位于玻璃护罩内；反射镜安装在电动机的输出轴上，反射镜的法线与电动机的主轴夹角α的值为55°～65°；激光束经聚焦透镜后，在焦前到达反射镜，接着激光束透过透光窗口，然后穿过清洗口到达弯曲钢管的内壁，电动机带动反射镜旋转；气嘴通入压缩空气，压缩空气从清洗口排出，压缩空气从清洗口的排出方向与激光束经反射镜反射后的反射方向相同；可调支撑轮的高度可以调节，保证反射镜的中心位于激光束的轴线上，同时保证反射镜的中心位于弯曲钢管的中心线上，以清洗不同直径的钢管，可调支撑轮共有四组，在清洗口前后两侧各安装两组，可调支撑轮的中心连线为一长方形，该长方形关于弯曲钢管的对称平面对称；自适应支撑轮共有两组，分别安装在清洗口的前方和后方，自适应支撑轮的中心线位于弯曲钢管的对称平面；自适应支撑轮上部安装有弹簧，弹簧始终处于压缩状态，以提供支撑力，保证反射镜的中心位于弯曲钢管的中心线上。
2.如权利要求1所述的一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置，其特征在于，弯曲钢管的内径为D，则有d+D/2sinα＝S；S为聚焦透镜的焦距；d为聚焦透镜的中心和反射镜的中心之间的距离；α为反射镜的法线与电动机的主轴夹角。
3.如权利要求1所述的一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置，其特征在于，所述的激光束为脉冲光纤激光。
4.如权利要求1所述的一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置，其特征在于，所述的弯曲钢管的内径D范围为10～50cm。
5.如权利要求1所述的一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置，其特征在于，所述的玻璃护罩材质为K9光学玻璃，能够透过激光束。
6.如权利要求1所述的一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置，其特征在于，所述电动机的转速为800～3000r/min。
CN201811079820.9A 2018-09-17 2018-09-17 一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置 Pending CN109226116A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811079820.9A CN109226116A (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811079820.9A CN109226116A (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109226116A true CN109226116A (zh) 2019-01-18

Family

ID=65059499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811079820.9A Pending CN109226116A (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109226116A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114558847A (zh) * 2022-02-16 2022-05-31 内蒙古新创环境科技有限公司 一种玻璃图层的激光清洗装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0475806A2 (fr) * 1990-09-12 1992-03-18 Framatome Appareil de travail au laser, notamment pour le décontamination d'une conduite d'un réacteur nucléaire
US20090205675A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-20 Diptabhas Sarkar Methods and Systems for Using a Laser to Clean Hydrocarbon Transfer Conduits
CN102492805A (zh) * 2011-12-16 2012-06-13 江苏大学 一种采用深冷激光冲击强化金属材料的方法与装置
CN103817113A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 华中科技大学 一种金属表面污物激光清洗系统及方法
CN204685595U (zh) * 2015-06-19 2015-10-07 湖州志英光电有限公司 一种用于管道内壁清洗的激光清洗头
CN204934147U (zh) * 2015-05-08 2016-01-06 孙菁菁 一种管道清理器用引导机构
CN106391595A (zh) * 2016-11-29 2017-02-15 苏州热工研究院有限公司 一种管道内壁去污的激光清洗系统
CN106391591A (zh) * 2016-11-29 2017-02-15 苏州热工研究院有限公司 激光工作头及激光清洗系统
CN106925893A (zh) * 2017-02-24 2017-07-07 北京航天控制仪器研究所 激光清洗装置及方法
CN206632069U (zh) * 2017-03-03 2017-11-14 辽河石油勘探局 输油管道在线清管装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0475806A2 (fr) * 1990-09-12 1992-03-18 Framatome Appareil de travail au laser, notamment pour le décontamination d'une conduite d'un réacteur nucléaire
US20090205675A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-20 Diptabhas Sarkar Methods and Systems for Using a Laser to Clean Hydrocarbon Transfer Conduits
CN102492805A (zh) * 2011-12-16 2012-06-13 江苏大学 一种采用深冷激光冲击强化金属材料的方法与装置
CN103817113A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 华中科技大学 一种金属表面污物激光清洗系统及方法
CN204934147U (zh) * 2015-05-08 2016-01-06 孙菁菁 一种管道清理器用引导机构
CN204685595U (zh) * 2015-06-19 2015-10-07 湖州志英光电有限公司 一种用于管道内壁清洗的激光清洗头
CN106391595A (zh) * 2016-11-29 2017-02-15 苏州热工研究院有限公司 一种管道内壁去污的激光清洗系统
CN106391591A (zh) * 2016-11-29 2017-02-15 苏州热工研究院有限公司 激光工作头及激光清洗系统
CN106925893A (zh) * 2017-02-24 2017-07-07 北京航天控制仪器研究所 激光清洗装置及方法
CN206632069U (zh) * 2017-03-03 2017-11-14 辽河石油勘探局 输油管道在线清管装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114558847A (zh) * 2022-02-16 2022-05-31 内蒙古新创环境科技有限公司 一种玻璃图层的激光清洗装置
CN114558847B (zh) * 2022-02-16 2023-11-21 内蒙古新创环境科技有限公司 一种玻璃涂层的激光清洗装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109175711A (zh) 一种激光清洗小口径内管的装置
US9375806B2 (en) Method and arrangement for creating bevels on the edges of flat glass
CN103170744B (zh) 激光焊接装置及焊接方法
KR100433896B1 (ko) 레이저 마킹방법과 장치 및 마킹된 부재
CN205659939U (zh) 飞机蒙皮除漆激光清洗系统
CN104942442A (zh) 激光微加工装置及其方法
CN101374578B (zh) 消泡方法
CN101823183A (zh) 水导激光装置
CN109226116A (zh) 一种激光清洗弯曲钢管内壁的装置
CN103614541A (zh) 针对工件表面的激光冲击强化装置及激光冲击强化处理方法
CN208390517U (zh) 一种射流激光复合清洗系统
CN103596893A (zh) 玻璃板的切割方法
CN107580633B (zh) 可应用于激光喷丸操作中的输送装置和相关方法
CN108453097A (zh) 一种用于管道内壁的激光清洗机构
EP0196730A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Ausheilung von mechanischen und/oder chemischen Schädigungen der Oberfläche von Mehrwegflaschen
CN208224631U (zh) 一种产生低散斑环形光束的光学系统
CN204657748U (zh) 背光源加工的co2激光多光束高速划槽装置
CN104232879A (zh) 一种柔性激光冲击装置及其冲击工件的方法
CN109107996A (zh) 复合激光清洗的方法
CN106480304A (zh) 一种微织构表面选择性激光微喷丸强化方法
CN203700450U (zh) 一种针对工件表面的激光冲击强化装置
CN109590288A (zh) 激光清洗透光介质透射面杂质的方法
CN204657747U (zh) 激光微加工装置
CN102470485A (zh) 激光处理装置及容器制造装置
KR101735006B1 (ko) 강선 표면 세정 장치 및 세정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190118

RJ01 Rejection of invention patent application after publication