CN109351715A - 一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，包括激光器、激光器接口、激光清洗头、轴承机构和控制系统，所述轴承机构上设置有中心轴，所述激光器接口与中心轴的底部固定连接，所述激光清洗头与中心轴的顶部固定连接，所述激光清洗头包括反射镜、准直镜、扫描振镜和聚焦透镜，所述反射镜、准直镜和扫描振镜均设置于激光清洗头的内部，所述反射镜、准直镜和扫描振镜沿中心轴的轴向自底部向顶部依次设置，本发明涉及管道清洗技术领域。该适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，可以对金属管道内壁的不同部位污染物清洗，同时可适应不同直径管道清洗，完成大角度的清洗工作，大幅提高激光清洗的效率。
Description
技术领域
本发明涉及管道清洗技术领域，具体为一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备。
背景技术
管道在日常的生活以及现代工业应用中占有重要地位，管道被广泛应用于石油运输、天然气运输、农业灌溉等方面，为了延缓管道使用寿命经常施以油漆保护，或者金属管道暴露在空气中时间较长会发生锈蚀，管道在日常使用中也会附着油污，管道的大面积清洗对于管道的二次利用显得尤为重要。此时传统的清洗方法便不能满足现代的环保要求，传统的清洗技术大多使用机械清洗、化学清洗、超声波清洗等方法。
传统的清洗技术不仅会产生极大的噪声以及使用化学方法清洗会使得残留废液无法处理的问题，对周围环境产生极大污染，而且传统的清洗技术效率非常的低，需要耗费巨大人力财力，甚至具有损伤高精度要求的航空元件，在诸多的因素之下，传统的清洗方法不能满足清洁环保又保持高精度的要求，它的使用就受到了极大限制，随着激光技术的极大进步，环保节能的激光清洗技术应运而生。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，解决了目前无法利用激光清洗设备对管道进行清洗的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，包括激光器、激光器接口、激光清洗头、轴承机构和控制系统，所述轴承机构上设置有中心轴，所述激光器接口与中心轴的底部固定连接，所述激光清洗头与中心轴的顶部固定连接，所述激光清洗头包括反射镜、准直镜、扫描振镜和聚焦透镜，所述反射镜、准直镜和扫描振镜均设置于激光清洗头的内部，所述反射镜、准直镜和扫描振镜沿中心轴的轴向自底部向顶部依次设置，所述轴承机构为三爪轴承机构，所述轴承机构具有两个结构相同的三爪轴承单元，所述中心轴表面的顶部固定连接有固定座，所述轴承机构包括前固定筒、后滑动筒、车轮连接杆、连接支撑杆，所述前固定筒固定安装于中心轴上，所述后滑动筒滑动于所述中心轴上，所述车轮连接杆为三根，所述车轮连接杆的一端铰接于前固定筒上，所述车轮连接杆的另一端固定连接有车轮，所述连接支撑杆的一端铰接于车轮连接杆的中部，所述连接支撑杆的另一端与所述后滑动筒固定连接，所述中心轴的表面且位于后滑动筒与前固定筒相对的一侧之间和后滑动筒与固定座相对的一侧之间均套设有压缩弹簧。
进一步地，所述中心轴表面的底部固定连接有电机，所述电机的输出轴固定连接有小齿轮，所述小齿轮的一侧啮合有大齿轮，所述大齿轮的轴心处与中心轴的表面固定连接，所述大齿轮的底部与激光清洗头固定连接。
进一步地，所述电机为步进电机。
进一步地，所述激光器为光纤激光器。
进一步地，所述车轮连接杆为三根，三个所述车轮连接杆之间的夹角为120°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，通过控制系统开启激光器光源，由带有连接杆的车轮受管道内壁压力驱使压缩结构的弹簧压缩在固定位置以适应管道直径大小，光束经过激光输出端输入清洗装置，激光光束由光纤传输至反射镜，反射镜与入射激光束成45°角设置，可使入射激光束与出射激光束成90°出射，激光光束被准直镜接收，实现光束准直输出，扫描振镜控制光束运动和聚焦透镜将光束聚焦输出在待清洗的金属管道内壁上，控制系统可以控制激光清洗头在金属管道内壁的径向方向转动工作，实现对金属管道内壁的不同部位污染物清洗，同时可适应不同直径管道清洗，完成大角度的清洗工作，大幅提高激光清洗的效率。
附图说明
图1为本发明适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备实施例一的结构示意图；
图2为本发明适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备实施例一的原理框图；
图3为本发明适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备实施例一中轴承机构的正视图；
图4是本发明适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备实施例二的整体结构示意图。
图中：101-激光器、102-反射镜、103-准直镜、104-扫描振镜、105-聚焦透镜、106-控制系统、107-轴承机构、1-激光清洗头、2-大齿轮、3-小齿轮、4-固定座、5-步进电机、6-中心轴、7-激光器接口、8-前固定筒、9-车轮连接杆、10-车轮、11-连接支撑杆、12-后滑动筒、13-压缩弹簧。
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。
本发明提出一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备。
第一实施例
请参照图1-3，在本发明的第一实施例中，适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，包括激光器101、激光器接口7、激光清洗头1、轴承机构107和控制系统106，激光器1011在使用时外置在金属管道外，金属管道的管内直径为60mm，也适用于管内直径为35-80mm的大中型金属管道，轴承机构107上设置有中心轴6，激光器接口7与中心轴6的底部固定连接，激光清洗头1与中心轴6的顶部固定连接，激光清洗头包括反射镜102、准直镜103、扫描振镜104和聚焦透镜105，反射镜102、准直镜103和扫描振镜104均设置于激光清洗头1的内部，反射镜102、准直镜103和扫描振镜104沿中心轴6的轴向自底部向顶部依次设置，激光光束由光纤传输至反射镜102，反射镜102与轴承机构107的中心轴6成45°角设置，以使反射镜102与入射激光光束成45°角，从而使得入射激光束与出射激光束成90°出射，自反射镜102出射的激光光束经由准直镜103进行激光光束准直能量均匀化出射，将激光光束准直输出至扫描振镜104，扫描振镜104用于控制激光光束运动，将激光光束传输至聚焦透镜105，聚焦透镜105嵌装在激光清洗头1上，聚焦透镜105将扫描振镜104出射的激光光束进行聚焦，聚焦后的激光光束照射待清洗的金属管道内壁，从而对金属管道内壁进行激光清洗，轴承机构107为三爪轴承机构，轴承机构107具有来两个结构相同的三爪轴承单元，轴承机构107具有两个结构相同的三爪轴承单元，两个三爪轴承单元沿中心轴6轴向设置，三爪轴承单元能够在不同直径大小的金属管道内紧贴内壁做轴向移动，同时起到支撑定位作用，两个三爪轴承单元提高了支撑定位的稳定性，轴承机构107可以具有N个结构相同的三爪轴承单元，N为大于等于1的自然数，N个三爪轴承单元沿中心轴6轴向设置，三爪轴承单元能够在不同直径大小的金属管道内紧贴内壁做轴向移动，同时起到支撑定位作用，中心轴6表面的顶部固定连接有固定座4，轴承机构107包括前固定筒8、后滑动筒12、车轮连接杆9、连接支撑杆11，前固定筒8固定安装于中心轴6上，后滑动筒12滑动于中心轴6上，车轮连接杆9为三根，车轮连接杆9的一端铰接于前固定筒8上，车轮连接杆9的另一端固定连接有车轮10，连接支撑杆11的一端铰接于车轮连接杆9的中部，连接支撑杆11的另一端与后滑动筒12固定连接，中心轴6的表面且位于后滑动筒12与前固定筒8相对的一侧之间和后滑动筒12与固定座4相对的一侧之间均套设有压缩弹簧13，中心轴6表面的底部固定连接有电机5，实现精确控制，电机5的输出轴固定连接有小齿轮3，小齿轮3的一侧啮合有大齿轮2，大齿轮2的轴心处与中心轴6的表面固定连接，大齿轮2的底部与激光清洗头1固定连接，电机5为步进电机，激光器1011为光纤激光器，也可以采用脉冲激光器、二氧化碳激光器或半导体激光器，车轮连接杆9为三根，三个车轮连接杆9之间的夹角为120°，控制系统106与激光器1011之间采用通讯连接，控制激光器光源的正常工作，可调整激光的输出参数和实现控制激光器开关状态，针对不同材料设置相应激光能量密度，使得激光能量密度大于待清洗物的清洗阈值，而且小于材料基底的损伤阈值，才能达到清洗的目的。
使用时，将激光清洗设备伸入待清洗的金属管道内部，由带有车轮连接杆9的车轮10受管道内壁压力驱使压缩弹簧13压缩在固定位置以适应管道直径大小，再利用控制系统106开启激光器1011光源，光束经过激光器接口7输入激光清洗头1，激光光束由光纤传输至反射镜102，反射镜与入射激光束成45°角设置，可使入射激光束与出射激光束成90°出射，激光光束被准直镜103接收，实现光束准直输出，扫描振镜104控制光束运动和聚焦透镜105将光束聚焦输出在待清洗的金属管道内壁上，控制系统106通过齿轮转动机构控制激光清洗头1在金属管道内壁的径向方向转动工作，实现对金属管道内壁的不同部位污染物清洗。
第二实施例
请结合参阅图4，基于本发明的第一实施例提供的适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，本发明的第二实施例提供的适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，不同之处在于，所述轴承机构107仅具有一个三爪轴承单元，该三爪轴承单元中的压缩弹簧13的后端与位于后方的套装在中心轴6上的固定座4相连接，可适用于不同的使用环境。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，包括激光器(101)、激光器接口(7)、激光清洗头(1)、轴承机构(107)和控制系统(106)，其特征在于：所述轴承机构(107)上设置有中心轴(6)，所述激光器接口(7)与中心轴(6)的底部固定连接，所述激光清洗头(1)与中心轴(6)的顶部固定连接，所述激光清洗头包括反射镜(102)、准直镜(103)、扫描振镜(104)和聚焦透镜(105)，所述反射镜(102)、准直镜(103)和扫描振镜(104)均设置于激光清洗头(1)的内部，所述反射镜(102)、准直镜(103)和扫描振镜(104)沿中心轴(6)的轴向自底部向顶部依次设置，所述轴承机构(107)为三爪轴承机构，所述轴承机构(107)具有两个结构相同的三爪轴承单元，所述中心轴(6)表面的顶部固定连接有固定座(4)，所述轴承机构(107)包括前固定筒(8)、后滑动筒(12)、车轮连接杆(9)、连接支撑杆(11)，所述前固定筒(8)固定安装于中心轴(6)上，所述后滑动筒(12)滑动于所述中心轴(6)上，所述车轮连接杆(9)为三根，所述车轮连接杆(9)的一端铰接于前固定筒(8)上，所述车轮连接杆(9)的另一端固定连接有车轮(10)，所述连接支撑杆(11)的一端铰接于车轮连接杆(9)的中部，所述连接支撑杆(11)的另一端与所述后滑动筒(12)固定连接，所述中心轴(6)的表面且位于后滑动筒(12)与前固定筒(8)相对的一侧之间和后滑动筒(12)与固定座(4)相对的一侧之间均套设有压缩弹簧(13)。
2.根据权利要求1所述适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，其特征在于：所述中心轴(6)表面的底部固定连接有电机(5)，所述电机(5)的输出轴固定连接有小齿轮(3)，所述小齿轮(3)的一侧啮合有大齿轮(2)，所述大齿轮(2)的轴心处与中心轴(6)的表面固定连接，所述大齿轮(2)的底部与激光清洗头(1)固定连接。
3.根据权利要求2所述适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，其特征在于：所述电机(5)为步进电机。
4.根据权利要求1所述适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，其特征在于：所述激光器(101)为光纤激光器。
5.根据权利要求1所述适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备，其特征在于：所述车轮连接杆(9)为三根，三个所述车轮连接杆(9)之间的夹角为120°。
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