CN117066699A - 一种钢构件的激光除锈设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光除锈技术领域，且公开了一种钢构件的激光除锈设备，包括加工管，加工管的前侧设有外壳，外壳的后侧面开设有激槽，外壳的中部活动套接有轴管，轴管曲面的前侧固定安装有被动齿轮，轴管曲面的后侧圆周等距开设有吸孔，外壳内腔的上部设有驱动机构，外壳内腔的底部固定安装有激光发生器，激光发生器中部的后侧固定安装有激光头，激光头设置在激槽的中部，轴管的中部设有过滤机构，轴管曲面的后侧固定安装有反射机构。从而解决了现有激光设备无法有效对直径小、长度长的金属零件内孔进行除锈的问题，此外也解决了挥发到空气中的金属蒸汽和油渍等，对人体造成损害的问题。
Description
技术领域
本发明属于激光除锈技术领域，具体为一种钢构件的激光除锈设备。
背景技术
激光除锈是将高能激光照射到钢材的表面，使钢材表面铁锈和油渍等快速气化，从而达到对钢材等表面进行快速处理的技术，这种除锈方法具有适用基材范围广、不损伤基材表面、清洁度高、运行成本低、对环境无污染等一系列优点，在设备维修保养等方面具有良好的应用前景。
现有激光除锈设备照射的激光是一条平行的直线，当需要对直径小，长度长的金属零件内孔进行除锈时，激光从孔径的一端射入，就会从孔径另一端端射出，无法弯曲照射到内孔侧面，从而无法对金属零件内孔的侧面进行除锈；此外当激光照射到金属的表面时，高温的激光会使金属表面的金属锈和油渍等快速气化挥发到空气中，被人吸收，造成安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢构件的激光除锈设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢构件的激光除锈设备，包括加工管，所述加工管的前侧设有外壳，所述外壳采用导热性能良好的材质制成，所述外壳的后侧面开设有激槽，还包括
轴管，所述轴管活动套接在外壳的中部，所述轴管曲面的前侧固定安装有被动齿轮，所述轴管曲面的后侧圆周等距开设有吸孔；
驱动机构，所述驱动机构设置在外壳内腔的上部；
激光发生器，所述激光发生器固定安装在外壳内腔的底部，所述激光发生器中部的后侧固定安装有激光头，所述激光头设置在激槽的中部；
过滤机构，所述过滤机构设置在轴管的中部；
反射机构，所述反射机构固定安装在轴管曲面的后侧。
优选的，所述驱动机构包括驱动件，所述驱动件固定安装在外壳内腔顶部的后侧，所述驱动件采用高速电机，所述驱动件输出轴的中部固定安装有与被动齿轮啮合的主动齿轮，所述被动齿轮和主动齿轮均采用小模数，所述主动齿轮输出轴的前端设有与外壳固定连接的涡轮，所述主动齿轮的输出轴与涡轮的输入轴固定连接，所述涡轮顶端的输入口贯穿外壳的顶部，所述涡轮前侧的输出口套接有轴套，所述轴套贯穿外壳的前部，所述轴套内腔的前侧套接有曲管，所述曲管的底端与过滤机构活动套接。
优选的，所述过滤机构包括两个支撑架，两个所述支撑架对称固定安装在轴管内腔的前侧与后侧，两个所述支撑架的中部固定安装有玻管，所述玻管的中部滑动套接有磁环，所述磁环的后端设有与玻管内曲面固定连接的限套，所述玻管的后侧设有与轴管内曲面固定连接的反射锥，所述玻管的前端套接有与轴管卡接的过滤套，所述过滤套的主要成分由活性炭构成。
优选的，所述反射机构包括连套，所述连套固定套接在轴管曲面的后侧，所述连套外曲面的前侧等距固定套接有多个反射环，多个所述反射环的直径从前侧到后侧一侧增加，所述反射环的斜面角度为45度，相邻两个所述反射环之间保留2mm到4mm间隙，所述反射环外曲面的后侧等距固定套接有多个散热环，相邻所述散热环之间保留2mm到4mm间隙，多个所述散热环的侧面均圆周等距开设有多个通气孔。
优选的，所述冷凝机构包括顶板，所述顶板固定安装在外壳的上表面，所述顶板的上表面固定安装有气壳，所述气壳的一侧等距开设有侧孔，所述气壳内腔的一侧固定安装有海绵体，所述海绵体的一侧等距开设有多组微孔，所述海绵体的内部设有冷却液，所述海绵体的中部固定安装有螺旋管，所述螺旋管前侧底端的输出口与涡轮顶端的输入口固定连接，所述螺旋管前侧顶端的输入口贯穿气壳的顶部，所述气壳前面的另一侧固定安装风机，所述风机输入轴的前端固定安装有第一带轮，所述第一带轮的侧面套接有与第二带轮套接的皮带。
优选的，所述连套、反射环和散热环材料导热性能良好的材料制成，所述反射环采用高熔点材料制成，所述反射环的前曲面为光滑面，所述反射环采用反射率在98％至99.5％的超光滑超高反射镜制成。
优选的，所述磁环采用耐高温和磁性强的钕铁硼磁铁制成，所述玻管采透明耐高温的玻璃材料制成，所述玻管与磁环的接触面均为光滑面。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过先启动驱动件，使轴管带动反射机构高速转动，接着启动激光发生器，激光头将激光投射到反射环的侧面，反射环将激光垂直反射到加工管的内侧面，使加工管内侧面的铁锈、油渍等升温气化，此时通过高速转动的反射环间接增加反射环承载激光的面积，避免激光长时间集中在反射环上的同一个位置，导致反射环局部受热融化，此外通过设置多个反射环，可以将激光分散到的多个反射环上，从而进一步减小反射环的负载，同时也提高了反射环散热效率，此外使用过程中，通过转动或移动加工管，从而实现将高温激光弯曲，对加工管内孔整个加工面进行除锈。
2、本发明通过冷凝机构对流入到曲管和磁环的中部空气进行冷却，使磁环和玻管始终保持低温状态，接着从磁环后侧端口喷出的空气经过反射锥反弹后，沿着轴管的内腔向前侧流动，由于轴管内腔空气的流动速度大于轴管外部的空气流速，根据空气流速慢的压力大于空气流速快的压力，使轴管外部携带金属颗粒和油渍的蒸汽通过吸孔流入到的轴管的内部，跟随轴管内部的空气一起流动，此时磁环吸附气化的金属颗粒向着玻管移动，贴合在玻管的外侧面，此时低温的玻管对高温的金属蒸汽进行冷却固化，同时固化后的小颗粒金属附着在玻管的表面形成晶核，接着气化后的金属颗粒不断的附着在晶核表面，使晶核的体积增加大，直到晶核的重力大于磁环的磁力，从玻管的内壁脱落，从而使高温气化后的金属颗粒，形成大体积的金属固态颗粒，从而避免有害的气化金属颗粒挥发的空气中，对人体造成损害，油渍等有机物蒸汽经过过滤套过滤后从轴管的前端口排出。
附图说明
图1为本发明整体外观示意图；
图2为本发明轴管示意图；
图3为本发明过滤机构示意图；
图4为本发明反射机构示意图；
图5为本发明冷凝机构示意图；
图6为本发明螺旋管示意图。
图中：1、加工管；2、外壳；201、激槽；3、轴管；301、被动齿轮；302、吸孔；303、第二带轮；5、激光发生器；501、激光头；4、驱动机构；401、驱动件；402、主动齿轮；403、涡轮；404、轴套；405、曲管；6、过滤机构；601、支撑架；602、玻管；603、磁环；604、限套；605、反射锥；606、过滤套；7、反射机构；701、连套；702、反射环；703、散热环；704、通气孔；8、冷凝机构；801、顶板；802、气壳；803、海绵体；804、螺旋管；805、风机；806、第一带轮；807、皮带。
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。
如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种钢构件的激光除锈设备，包括加工管1，加工管1的前侧设有外壳2，外壳2采用导热性能良好的材质制成，从而避免外壳2内部的驱动件401、涡轮403和激光发生器5温度过高，发生损坏，外壳2的后侧面开设有激槽201，还包括
轴管3，轴管3活动套接在外壳2的中部，轴管3曲面的前侧固定安装有被动齿轮301，轴管3曲面的后侧圆周等距开设有吸孔302；
驱动机构4，驱动机构4设置在外壳2内腔的上部；
激光发生器5，激光发生器5固定安装在外壳2内腔的底部，激光发生器5中部的后侧固定安装有激光头501，激光头501设置在激槽201的中部；
过滤机构6，过滤机构6设置在轴管3的中部；
反射机构7，反射机构7固定安装在轴管3曲面的后侧。
如图2和图3所示，驱动机构4包括驱动件401，驱动件401固定安装在外壳2内腔顶部的后侧，驱动件401采用高速电机，驱动件401输出轴的中部固定安装有与被动齿轮301啮合的主动齿轮402，被动齿轮301和主动齿轮402均采用小模数，从而提高主动齿轮402带动被动齿轮301高速转动时的稳定性，减缓设备振动，主动齿轮402输出轴的前端设有与外壳2固定连接的涡轮403，主动齿轮402的输出轴与涡轮403的输入轴固定连接，涡轮403顶端的输入口贯穿外壳2的顶部，涡轮403前侧的输出口套接有轴套404，轴套404内腔的前侧套接有曲管405，曲管405的底端与过滤机构6活动套接。
如图3所示，过滤机构6包括两个支撑架601，两个支撑架601对称固定安装在轴管3内腔的前侧与后侧，两个支撑架601的中部固定安装有玻管602，玻管602的中部滑动套接有磁环603，磁环603的后端设有与玻管602内曲面固定连接的限套604，玻管602的后侧设有与轴管3内曲面固定连接的反射锥605，玻管602的前端套接有与轴管3卡接的过滤套606，过滤套606的主要成分由活性炭构成，从而利用活性吸附有机物的特性，实现对钢材表面蒸发变质的油渍等进行吸附，避免变质的油渍挥发到空气中，对人体造成潜在损伤，玻管602的内腔的前部与曲管405活动套接。
如图2至图4所示，反射机构7包括连套701，连套701固定套接在轴管3曲面的后侧，连套701外曲面的前侧等距固定套接有多个反射环702，多个反射环702的直径从前侧到后侧依次增加，反射环702的斜面角度为45度，从而实现将激光均匀的分摊到不同的反射环702上，减小单个反射环702热能负载，提高反射环702寿命，避免反射环702融化变形，相邻两个反射环702之间保留2mm到4mm间隙，反射环702外曲面的后侧等距固定套接有多个散热环703，相邻散热环703之间保留2mm到4mm间隙，多个散热环703的侧面均圆周等距开设有多个通气孔704，从而实现在提高反射环702与散热环703数量密度的同时，提高空气与反射环702、散热环703的接触面积，加快空气流通，提高散热效率。
如图1、图5、图6所示，冷凝机构8包括顶板801，顶板801固定安装在外壳2的上表面，顶板801的上表面固定安装有气壳802，气壳802的一侧等距开设有侧孔，气壳802内腔的一侧固定安装有海绵体803，海绵体803的一侧等距开设有多组微孔，海绵体803的内部设有冷却液，其中，冷却液可采用价格低廉的水，节约生产成本，海绵体803的中部固定安装有螺旋管804，螺旋管804前侧底端的输出口与涡轮403顶端的输入口固定连接，螺旋管804前侧顶端的输入口贯穿气壳802的顶部，气壳802前面的另一侧固定安装风机805，风机805输入轴的前端固定安装有第一带轮806，第一带轮806的侧面套接有与第二带轮303套接的皮带807。
如图4所示，连套701、反射环702和散热环703材料导热性能良好的材料制成，从实现快速将反射环702吸收的热量快速传递到空气中，避免热量聚反射环702在内部，造成反射环702融化变形，反射环702采用高熔点材料制成，避免反射环702在激光照射下，融化变形，反射环702的前曲面为光滑面，从而避免投射到反射环702上的激光发生漫反射，导致激光聚集能力减弱，反射环702采用反射率在98％至99.5％的超光滑超高反射镜制成，从而减小反射环702吸收的光能，避免反射环702升温融化。
如图4所示，磁环603由耐高温和磁性强的钕铁硼磁铁制成，从而避免磁环603在高温下消磁，同时可以吸附细小的金属颗粒，玻管602采透明耐高温的玻璃材料制成，从而快速将气化后金属颗粒的热量传递到玻管602上，玻管602与磁环603的接触面均为光滑面，从而减小玻管602与磁环603之间的摩擦力，使磁环603更容易从玻管602的内部倒出。
工作原理：
使用时，先启动驱动件401，驱动件401带动主动齿轮402转动，主动齿轮402带动被动齿轮301转动，被动齿轮301带动轴管3转动，轴管3带动支撑架601和反射机构7转动，支撑架601带动玻管602转动，此时玻管602与曲管405发生相对转动，接着启动激光发生器5，激光头501将激光投射到反射环702的侧面，反射环702将激光反射到加工管1的内侧面，使加工管1内侧面的铁锈、油渍等升温气化，此时通过高速转动的反射环702间接增加反射环702承载激光的面积，避免激光长时间集中在反射环702的同一个位置，导致反射环702局部受热融化，此外通过设置多个反射环702，可以将激光分散到的多个反射环702上，从而进一步减小反射环702的负载，同时也提高了反射环702散热效率，此外使用过程中，通过转动或移动加工管1实现对加工管1内孔整个加工面进行除锈。
使用时，驱动件401的输出轴带动涡轮403运转的同时，驱动件401依次通过主动齿轮402和被动齿轮301带动轴管3转动，轴管3带动第二带轮303转动，第二带轮303带动皮带807转动，皮带807带动第一带轮806转动，第一带轮806带动风机805转动，风机805使气壳802外侧的空气通过风机805高速流入到气壳802的内部，气壳802内部的高速流动空气通过海绵体803的微孔和气壳802的侧孔流出到气壳802的外部，此时流入海绵体803内部微孔的高速空气使吸附在海绵体803上的冷却液水快速挥发吸收热，使流入螺旋管804内部的快速降温，形成冷空气，此时涡轮403使外部的空气经过螺旋管804冷却后形成冷空气，使冷空气流到的涡轮403的内部，涡轮403内部的冷空气通过曲管405和磁环603的中部对磁环603和玻管602进行冷却，使磁环603和玻管602始终保持低温状态，从而避免磁环603高温消磁，从磁环603后侧端口喷出的空气经过反射锥605反弹后，沿着轴管3的内腔向前侧流动，由于轴管3内腔空气的流动速度大于轴管3外部的空气流速，根据空气流速慢的压力大于空气流速快的压力，使轴管3外部携带金属颗粒和油渍的蒸汽通过吸孔302流入到的轴管3的内部，跟随轴管3内部的空气一起流动，磁环603吸附气化的金属颗粒向着玻管602移动，贴合在玻管602的外侧面，低温的玻管602对高温的金属蒸汽进行快速冷却固化，油渍等有机物蒸汽经过过滤套606过滤后从轴管3的前端口排出，使用结束后，直接向前侧取出曲管405和过滤套606，接着将玻管602和金属颗粒从从磁环603中倒出，通过轴管3将金属和油渍蒸汽与设备外部的空气进行隔离，同时通过玻管602和过滤套606对金属和油渍蒸汽进行收集过滤
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种钢构件的激光除锈设备，包括加工管(1)，所述加工管(1)的前侧设有外壳(2)，所述外壳(2)采用导热性能良好的材质制成，所述外壳(2)的后侧面开设有激槽(201),其特征在于：还包括
轴管(3)，所述轴管(3)活动套接在外壳(2)的中部，所述轴管(3)曲面的中部固定安装有被动齿轮(301)，所述轴管(3)曲面的后部圆周等距开设有吸孔(302)，所述轴管(3)曲面的前部固定安装有第二带轮(303)；
驱动机构(4)，所述驱动机构(4)设置在外壳(2)内腔的上部；
激光发生器(5)，所述激光发生器(5)固定安装在外壳(2)内腔的底部，所述激光发生器(5)中部的后侧固定安装有激光头(501)，所述激光头(501)设置在激槽(201)的中部；
过滤机构(6)，所述过滤机构(6)设置在轴管(3)的中部；
反射机构(7)，所述反射机构(7)固定安装在轴管(3)曲面的后侧；
冷凝机构(8)，所述冷凝机构(8)设置在外壳(2)的顶部。
2.根据权利要求1所述的一种钢构件的激光除锈设备，其特征在于：所述驱动机构(4)包括驱动件(401)，所述驱动件(401)固定安装在外壳(2)内腔顶部的后侧，所述驱动件(401)采用高速电机，所述驱动件(401)输出轴的中部固定安装有与被动齿轮(301)啮合的主动齿轮(402)，所述被动齿轮(301)和主动齿轮(402)均采用小模数，所述主动齿轮(402)输出轴的前端设有与外壳(2)固定连接的涡轮(403)，所述主动齿轮(402)的输出轴与涡轮(403)的输入轴固定连接，所述涡轮(403)顶端的输入口贯穿外壳(2)的顶部，所述涡轮(403)前侧的输出口套接有轴套(404)，所述轴套(404)贯穿外壳(2)的前部，所述轴套(404)内腔的前侧套接有曲管(405)，所述曲管(405)的底端与过滤机构(6)活动套接。
3.根据权利要求1所述的一种钢构件的激光除锈设备，其特征在于：所述过滤机构(6)包括两个支撑架(601)，两个所述支撑架(601)对称固定安装在轴管(3)内腔的前侧与后侧，两个所述支撑架(601)的中部固定安装有玻管(602)，所述玻管(602)的中部滑动套接有磁环(603)，所述磁环(603)的后端设有与玻管(602)内曲面固定连接的限套(604)，所述玻管(602)的后侧设有与轴管(3)内曲面固定连接的反射锥(605)，所述玻管(602)的前端套接有与轴管(3)卡接的过滤套(606)，所述过滤套(606)的主要成分由活性炭构成。
4.根据权利要求1所述的一种钢构件的激光除锈设备，其特征在于：所述反射机构(7)包括连套(701)，所述连套(701)固定套接在轴管(3)曲面的后侧，所述连套(701)外曲面的前侧等距固定套接有多个反射环(702)，多个所述反射环(702)的直径从前侧到后侧依次增加，所述反射环(702)的斜面角度为45度，相邻两个所述反射环(702)之间保留2mm到4mm间隙，所述反射环(702)外曲面的后侧等距固定套接有多个散热环(703)，相邻所述散热环(703)之间保留2mm到4mm间隙，多个所述散热环(703)的侧面均圆周等距开设有多个通气孔(704)。
5.根据权利要求1所述的一种钢构件的激光除锈设备，其特征在于：所述冷凝机构(8)包括顶板(801)，所述顶板(801)固定安装在外壳(2)的上表面，所述顶板(801)的上表面固定安装有气壳(802)，所述气壳(802)的一侧等距开设有侧孔，所述气壳(802)内腔的一侧固定安装有海绵体(803)，所述海绵体(803)的一侧等距开设有多组微孔，所述海绵体(803)的内部设有冷却液，所述海绵体(803)的中部固定安装有螺旋管(804)，所述螺旋管(804)前侧底端的输出口与涡轮(403)顶端的输入口固定连接，所述螺旋管(804)前侧顶端的输入口贯穿气壳(802)的顶部，所述气壳(802)前面的另一侧固定安装风机(805)，所述风机(805)输入轴的前端固定安装有第一带轮(806)，所述第一带轮(806)的侧面套接有与第二带轮(303)套接的皮带(807)。
6.根据权利要求4所述的一种钢构件的激光除锈设备，其特征在于：所述连套(701)、反射环(702)和散热环(703)材料导热性能良好的材料制成，所述反射环(702)采用高熔点材料制成，所述反射环(702)的前曲面为光滑面，所述反射环(702)采用反射率在98％至99.5％的超光滑超高反射镜制成。
7.根据权利要求3所述的一种钢构件的激光除锈设备，其特征在于：所述磁环(603)采用耐高温和磁性强的钕铁硼磁铁制成，所述玻管(602)采透明耐高温的玻璃材料制成，所述玻管(602)与磁环(603)的接触面均为光滑面。
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