CN114101225A - 一种多直径管道柔性激光清洗机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光清除设备领域，公开了一种多直径管道柔性激光清洗机，包括激光清洗器、连接机构、变径机构和行走机构；激光清洗器的两侧分别对应连接连接机构；所述连接机构为万向弯头组件，能够对变径机构进行角度调节；通过行走机构的调节进行前进，利用多个变径臂外端的行走机构形成用于行走的外周直径，通过变径电机和变径齿轮组能够改变变径臂的相对角度，使行走机构形成的外周直径进行尺寸调节，结构设计合理、小巧灵活，能够适用于不同管径的管道，实现多管道的清洁，且清洗过程对周围环境无污染，与被清洗表面无研磨、非接触，可以避免损伤与清洗介质的二次污染；实用性更强，经济成本更低。

Description

一种多直径管道柔性激光清洗机
技术领域
本发明涉及激光清除设备领域，更具体的说是涉及一种适用于不同管径污物清理的激光清洗机。
背景技术
反应堆工程退役和一般设施拆除不同，核反应堆退役是是一个复杂的过程，其最大特点是经过几十年运行的反应堆已成为很强的放射源，各部位都受过不同程度的中子活化和放射性核素污染需要进行拆除、去污等技术处理。因此，核设施退役是难度大、时间长、耗资多而又是非做不可的工作。核设施放射性构件去污对先进去污技术需求迫切。
传统机械打磨、化学溶解、液体强力冲洗及超声等去污方法存在效率低、环境污染、精度差等问题，无法满足高效、精准、环保等去污要求。特别的，若采用传统去污方法处理核设施传统存在诸多实施困难，如：二次废物量过大、人员受照剂量超标、废物回收困难等一系列问题。相比传统的去污方法，激光去污具有非接触、定位精确、效率高、可控性强及环境无污染等优点。激光去污技术从根本上解决上了传统去污方法所不可回避的缺点，去污方法具备高效、精准、环保、远程控制等特点，通过与现代智能控制技术的融合，可满足核设施去污高端需求。
目前在核设施内部存在许多管道，这些管道内部常年流有放射性的核废水，使得管道的内壁也受到了污染，但是由于管道的直径存在差异，需要不同尺寸的清洗设备进行清理，成本较高，使用不便。
因此，如何提供一种能够适用于不同管径清理的激光清洗机是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种多直径管道柔性激光清洗机，以至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多直径管道柔性激光清洗机，包括激光清洗器、连接机构、变径机构和行走机构；所述连接机构设有两组；
所述激光清洗器的两侧分别对应连接所述连接机构；
所述变径机构设有两组，均包括盘架、变径齿轮组、变径电机和变径臂；两个所述盘架分别安装在对应的所述连接机构上，沿待清洁管道的径向设置，所述盘架的边缘设置多个相互啮合的变径齿轮组，所述变径电机固定在所述盘架上，其输出轴贯穿所述盘架与所述变径齿轮组的主动齿轮固定，多个所述变径臂的一端分别与对应的所述变径齿轮组的从动齿轮固定，另一端分别安装所述行走机构。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种多直径管道柔性激光清洗机，其优点在于：
利用多个变径臂外端的行走机构形成用于行走的外周直径，通过变径电机和变径齿轮组能够改变变径臂的相对角度，使行走机构形成的外周直径进行尺寸调节，能够适用于不同管径的管道，实现多管道的清洁，实用性更强，经济成本更低。
优选的，在上述的一种多直径管道柔性激光清洗机中，所述连接机构包括万向弯头座、万向弯头盖和万向弯头；所述万向弯头座固定在所述盘架的对应端，所述万向弯头盖对应扣接在所述万向弯头座的配合端，所述万向弯头的配合端与所述万向弯头座的配合端转动连接，另一端沿万向弯头盖的通孔穿出与所述激光清洗器固定。
优选的，在上述的一种多直径管道柔性激光清洗机中，所述行走机构包括固定架、摆动架、摆动电机、连杆摇臂组件、轮上电机和行进轮；
所述固定架固定在所述变径臂的端部，所述摆动电机固定在所述固定架的一侧，所述摆动架通过转动轴与所述变径臂转动连接且与所述摆动电机相对；所述摆动电机通过所述连杆摇臂组件与所述摆动架传动连接，并驱动所述摆动架转动；所述轮上电机固定在所述摆动加上，其输出轴安装有适配的行进轮。
优选的，在上述的一种多直径管道柔性激光清洗机中，通过线缆通道依次贯穿所述盘架、所述万向弯头座和所述万向弯头，并通过线缆向所述激光清洗器传递激光。
优选的，在上述的一种多直径管道柔性激光清洗机中，所述盘架的外侧设置盘状的同轴机构，包括连接法兰、线缆架、轴承和电滑环；
所述连接法兰对应设置在所述盘架的外侧，所述线缆架通过轴承转动连接在所述连接法兰的内腔，所述电滑环对应设置在所述线缆通道处，线缆通过所述电滑环向所述激光清洗器传递激光。
优选的，在上述的一种多直径管道柔性激光清洗机中，所述盘架为设置有呈圆周阵列的三个连接臂；所述变径电机和所述变径齿轮组分别对应安装在所述连接臂的末端。
优选的，在上述的一种多直径管道柔性激光清洗机中，所述变径臂为弧形板结构，其一端与所述变径齿轮组的从动齿轮一体设置，另一端开有U形缺口，所述摆动架的转动轴嵌入所述U形缺口，并与之转动连接，所述固定架固定在所述U形缺口的一侧，所述连杆摇臂组件的连杆连接端与所述摆动架的侧壁一端铰接。
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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中连接结构的结构示意图；
图3为本发明中行走机构的结构示意图；
图4为本发明中拆去行进轮后行走机构的结构示意图；
图5为本发明中同轴机构的结构示意图。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅附图1-5，为发明的一种多直径管道柔性激光清洗机，，包括激光清洗器1、连接机构2、变径机构3和行走机构4；连接机构2设有两组；
激光清洗器1的两侧分别对应连接连接机构2；
变径机构3设有两组，均包括盘架30、变径齿轮组31、变径电机32和变径臂33；两个盘架30分别安装在对应的连接机构2上，沿待清洁管道的径向设置，盘架30的边缘设置多个相互啮合的变径齿轮组31，变径电机32固定在盘架30上，其输出轴贯穿盘架30与变径齿轮组31的主动齿轮固定，多个变径臂33的一端分别与对应的变径齿轮组31的从动齿轮固定，另一端分别安装行走机构4。
具体的，激光清洗器1包括可调焦距的聚焦镜和扫描振镜，通过内部的距离传感器控制聚焦镜，来保证激光再管道内壁表面聚焦。
为了进一步优化上述技术方案，连接机构2包括万向弯头座20、万向弯头盖21和万向弯头22；万向弯头座20固定在盘架30的对应端，万向弯头盖 21对应扣接在万向弯头座20的配合端，万向弯头22的配合端与万向弯头座 20的配合端转动连接，另一端沿万向弯头盖21的通孔穿出与激光清洗器1固定。
采用此方案，当遇到管道转弯时，装置整体通过万向弯头组件使得连接机构连通盘架，发生偏转，螺旋通过转弯处，此时激光清洗器偏离管道的法线通过内部的距离传感器控制聚焦镜，调整焦距，焦点落在管道内壁上。
为了进一步优化上述技术方案，行走机构4包括固定架40、摆动架41、摆动电机42、连杆摇臂组件43、轮上电机44和行进轮45；
固定架40固定在变径臂33的端部，摆动电机42固定在固定架40的一侧，摆动架41通过转动轴与变径臂33转动连接且与摆动电机42相对；摆动电机42通过连杆摇臂组件43与摆动架41传动连接，并驱动摆动架41转动；轮上电机44固定在摆动加上，其输出轴安装有适配的行进轮45。
为了进一步优化上述技术方案，通过线缆通道依次贯穿盘架30、万向弯头座20和万向弯头22，并通过线缆向激光清洗器1传递激光。
为了进一步优化上述技术方案，盘架30的外侧设置盘状的同轴机构5，包括连接法兰50、线缆架51、轴承52和电滑环53；
连接法兰对应设置在盘架30的外侧，线缆架51通过轴承52转动连接在连接法兰50的内腔，电滑环53对应设置在线缆通道处，线缆6通过电滑环 53向激光清洗器1传递激光。
为了进一步优化上述技术方案，盘架30为设置有呈圆周阵列的三个连接臂；变径电机32和变径齿轮组31分别对应安装在连接臂的末端。
为了进一步优化上述技术方案，变径臂33为弧形板结构，其一端与变径齿轮组31的从动齿轮一体设置，另一端开有U形缺口，摆动架41的转动轴嵌入U形缺口，并与之转动连接，固定架40固定在U形缺口的一侧，连杆摇臂组件43的连杆连接端与摆动架41的侧壁一端铰接。
具体的，本装置的使用方法为：将清洗参数输入进计算机，变径电机带动变径齿轮组转动，使变径臂角度变化，张开行走机构4，将机器固定在管道内，以适应不同管径的管道；行进轮转动，使机器开始在管道内旋转；摆动电机通过连杆摇臂组件带动摆动架发生摆动，机器开始螺旋前进；复合控制激光清洗器在管道内螺旋前进的速度与激光清洗的密度，调节清洁效率；所描述的激光清洗器采用光纤传递激光，内部装有可变焦距的聚焦镜、振镜与距离传感器，在转弯处距离传感器控制聚焦镜焦距的变化，以完成对弯头处的清洗；所有设备均通过机器尾部的导线分别与控制器相连并进行控制。
本装置结构设计合理、小巧灵活，并且可以适应不同直径的管道，不需使用任何化学药剂和清洗液，清洗过程对周围环境无污染，清洗下来的废料基本上都是固体粉末，体积小，易于收集，不损坏工人的身体健康；与被清洗表面无研磨、非接触，可以避免损伤与清洗介质的二次污染；清洗面积大，效率高，成本低，清洗均匀，效果好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种多直径管道柔性激光清洗机，其特征在于，包括激光清洗器(1)、连接机构(2)、变径机构(3)和行走机构(4)；所述连接机构(2)设有两组；
所述激光清洗器(1)的两侧分别对应连接所述连接机构(2)；
所述变径机构(3)设有两组，均包括盘架(30)、变径齿轮组(31)、变径电机(32)和变径臂(33)；两个所述盘架(30)分别安装在对应的所述连接机构(2)上，沿待清洁管道的径向设置，所述盘架(30)的边缘设置多个相互啮合的变径齿轮组(31)，所述变径电机(32)固定在所述盘架(30)上，其输出轴贯穿所述盘架(30)与所述变径齿轮组(31)的主动齿轮固定，多个所述变径臂(33)的一端分别与对应的所述变径齿轮组(31)的从动齿轮固定，另一端分别安装所述行走机构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种多直径管道柔性激光清洗机，其特征在于，所述连接机构(2)包括万向弯头座(20)、万向弯头盖(21)和万向弯头(22)；所述万向弯头座(20)固定在所述盘架(30)的对应端，所述万向弯头盖(21)对应扣接在所述万向弯头座(20)的配合端，所述万向弯头(22)的配合端与所述万向弯头座(20)的配合端转动连接，另一端沿万向弯头盖(21)的通孔穿出与所述激光清洗器(1)固定。
3.根据权利要求2所述的一种多直径管道柔性激光清洗机，其特征在于，所述行走机构(4)包括固定架(40)、摆动架(41)、摆动电机(42)、连杆摇臂组件(43)、轮上电机(44)和行进轮(45)；
所述固定架(40)固定在所述变径臂(33)的端部，所述摆动电机(42)固定在所述固定架(40)的一侧，所述摆动架(41)通过转动轴与所述变径臂(33)转动连接且与所述摆动电机(42)相对；所述摆动电机(42)通过所述连杆摇臂组件(43)与所述摆动架(41)传动连接，并驱动所述摆动架(41)转动；所述轮上电机(44)固定在所述摆动加上，其输出轴安装有适配的行进轮(45)。
4.根据权利要求3所述的一种多直径管道柔性激光清洗机，其特征在于，通过线缆通道依次贯穿所述盘架(30)、所述万向弯头座(20)和所述万向弯头(22)，并通过线缆向所述激光清洗器(1)传递激光。
5.根据权利要求4所述的一种多直径管道柔性激光清洗机，其特征在于，所述盘架(30)的外侧设置盘状的同轴机构(5)，包括连接法兰(50)、线缆架(51)、轴承(52)和电滑环(53)；
所述连接法兰对应设置在所述盘架(30)的外侧，所述线缆架(51)通过轴承(52)转动连接在所述连接法兰(50)的内腔，所述电滑环(53)对应设置在所述线缆通道处，线缆(6)通过所述电滑环(53)向所述激光清洗器(1)传递激光。
6.根据权利要求5所述的一种多直径管道柔性激光清洗机，其特征在于，所述盘架(30)为设置有呈圆周阵列的三个连接臂；所述变径电机(32)和所述变径齿轮组(31)分别对应安装在所述连接臂的末端。
7.根据权利要求6所述的一种多直径管道柔性激光清洗机，其特征在于，所述变径臂(33)为弧形板结构，其一端与所述变径齿轮组(31)的从动齿轮一体设置，另一端开有U形缺口，所述摆动架(41)的转动轴嵌入所述U形缺口，并与之转动连接，所述固定架(40)固定在所述U形缺口的一侧，所述连杆摇臂组件(43)的连杆连接端与所述摆动架(41)的侧壁一端铰接。
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