CN214348351U - 一种管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，该装置包括准直镜、反射镜、激光振镜、场镜、测距装置、旋转模块、滑动模块、旋转辅助部件、滑动辅助部件。其通过滑动模块保证激光束焦距等于场镜到管道内壁之间的距离，同时结合与准直镜中心轴线重合的旋转模块实现在旋转过程中对管道的360°有效清洗，解决了管道激光清洗装置无法自适应不同管道口径大小导致的清洗效果差、效率低等问题。

Description

一种管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置

技术领域

本实用新型属于激光清洗设备技术领域，具体涉及一种管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置。

背景技术

随着科学技术的进步，国民经济的提升，国家越来越重视油气资源的利用，几十年来，因地制宜建设的油气管道，极大地缓解了各地域资源利用不均的境况，更好的保证了国内轻重工商业的进一步的发展。以管道为主的油气运输方式以其运输量大、能耗少、资源的损耗率低、对环境污染小等显著优点，已成为资源运输的主要方式之一。油气管道的清洗对于管道运输方式的进一步发展也起着至关重要的影响。其中输油管道大多为金属管道，在运输过程中，通常受到管道内壁粗糙度、原油温度、混油传输等因素的影响，造成管道内蜡油析出、凝结的状况。因此产生的沉积物会加速管道腐蚀，产生锈蚀，降低输油管道的使用寿命，一定程度上影响了管道运输行业的进一步发展。

目前国内外针对管道内壁清洗采取的清洗方式主要有化学清理法、机械清洗法和激光清洗法等，其中化学清洗方法所使用的大多数化学试剂以及反应产生的结合物在清理封闭管道内壁时，不仅对清理工人的健康造成威胁，同时对未被消耗完的化学清洗试剂和反应产生的结合物进行回收处理也是一个难题。机械清洗法操作复杂，清洗不彻底，很难作为一个长期的管道内壁清洗方式。除此，高压水射流技术、超声波清洗技术，虽适应于不同场景下的管道清洗，但对于输油金属管道来说，前者清洗效果小，后者清洗成本高。激光清洗方式能够更好的针对输油管道的真实情况，对管道进行清洗以达到再次使用的目的，同时激光清洗后，积垢变成粉尘，较易回收清理，具有环保无污染的显著性特点。

针对金属管道的激光清洗方式国内外也提出了值得参考的方案。专利CN201710323559-用于管道内壁清洗的激光清洗系统中所提及的激光清洗方式，利用了空心马达实现了激光清洗头在管道内的360°旋转。CN201822177564-一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备实用新型中详述了激光束的输出路径。由于激光清洗的特性，要达到最佳清洗效果需要保证激光聚焦于待清洗管壁上，但目前的专利中均未有效解决此问题。

发明内容

本实用新型专利提出一种可保持管道内壁激光清洗焦距的激光清洗装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下。

本实用新型提供了一种管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置设备，包含行进机构、激光头、连接部件、机柜。

所述行进机构可携带其他部件在管道内沿管道轴线方向行进，结构形式可以为轮式、履带式或其他方式。

所述激光头包括准直镜、旋转模块、滑动模块、连接部件、机柜。

所述准直镜通过光纤与激光器相连。用于光束传递系统，维持激光谐振腔和聚焦光学元件之间光束的准直性。在该装置中维持激光束的准直性，其相对光纤静止，并固定于激光头外壳，且其轴线作为旋转模块的旋转中心轴。

所述旋转模块包含旋转辅助部件、反射镜I、滑动模块。所述旋转辅助部件可以带动整个旋转模块绕准直镜轴线旋转。

所述滑动模块包含滑动辅助部件、反射镜Ⅱ、振镜、场镜、测距装置。所述滑动模块可以通过滑动辅助部件沿管道径向线性平移，调节场镜与管道壁的距离，实现保持场镜到管道内壁的距离始终等于激光焦距。所述振镜通过角度的不断变化控制激光束的偏转，形成线形光斑。所述场镜是激光在激光头的输出端，用于密封、保护内部环境。所述测距装置可以测量场镜到管壁的距离。

所述连接部件包含光纤、数据线。

所述机柜包括激光器、工业计算机及其他辅助部件。所述激光器产生激光，并通过光纤与光纤准直系统相连接。所述工业计算机通过数据线与行进机构及激光头相连接，用以对行进机构和激光头进行控制。

本实用新型提出的激光清洗装置包含两个反射镜。其中反射镜Ⅰ位于准直镜前端，与准直镜轴线呈45°，并且反射镜Ⅰ安装于旋转模块上，工作时随旋转模块绕准直器轴线旋转。反射镜Ⅱ位于反射镜Ⅰ正上方，且与反射镜Ⅰ平行放置，其安装于滑动模块上，随滑动模块沿径向滑动。

本实用新型提出的激光清洗装置工作原理为：行进机构携带其他部分沿管道进行轴向运动，在行进的过程中进行激光清洗。激光束通过激光器产生，并由光纤传导至激光清洗装置。激光束经过激光清洗装置的准直镜进行耦合，然后发射到与准直镜轴线呈45°放置的反射镜I，激光束被反射后，传输至与反射镜I平行放置的反射镜II，并被反射至振镜。激光束经振镜反射到场镜，并通过场镜的变焦，使激光聚焦到管道内壁表面。旋转模块在旋转辅助部件的作用下以准直镜轴线作为中心进行旋转，使激光束绕管道轴线旋转一周，对管道内壁进行360°清洗。旋转过程中，测距装置测量场镜到管壁的距离，并反馈到工业计算机。工业计算机控制滑动模块的径向滑动，调节场镜到管道内壁的直线距离，使场镜到管道内壁的距离始终等于激光焦距，保证最佳清洗效果，从而实现针对不同尺寸管道的激光清洗。

本实用新型专利与国内外现有技术相比，由以下显著优点：（1）对于管道内壁清洗，该装置的旋转模块与滑动模块配合可实现管道内壁的全覆盖清洗；（2）该装置通过滑动模块保证了场镜与管道内壁之间的距离等于激光焦距，使激光聚焦于待清洗内壁表面，保证了激光清洗效率；（3）相较于现有的激光清洗装置设备，该装置结构简单，自动化程度高，具有较强的适应性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其他特征、优点和目的变得更加清晰，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定，在附图中，图1为本实用新型中的管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置示意图。

具体实施方式

结合图1，该激光清洗装置由1旋转模块、2反射镜Ⅰ、3反射镜Ⅱ、4激光振镜、5滑动辅助部件、6滑动模块、7场镜、8测距装置、9准直镜、10旋转辅助部件、11光纤、12电缆、13机柜等机构构成。

所述的1旋转模块涉及2反射镜Ⅰ、9准直镜、10旋转辅助部件等机构。所述2反射镜Ⅰ固定于旋转模块内起到反射激光进而使激光产生直角折射的作用；所述的9准直镜能够对激光进行耦合，在该部分作为旋转模块的旋转轴中心，同时起到连接旋转模块和滑动模块的作用；所述的10旋转辅助部件由锥齿轮组构成，在电机的作用下绕9准直镜的轴中心线旋转。

所述的6滑动模块涉及8测距装置、7场镜、5滑动辅助部件、4激光振镜、3反射镜Ⅱ等机构。所述的8测距装置固定于7场镜，通过12电缆与13机柜中的工业计算机相连接，用于识别场镜到管道内壁的距离实现自动调节场镜到管道内壁的距离与激光焦距相等，同时起到检查和检测管道内壁清洗效果的作用；所述7场镜为工作于物镜焦面附近的透镜，在不改变光学系统光学特性的前提下，能够改变成像光束位置，在该装置中改变激光束的焦距，用于调整清洗激光的焦点聚焦于管道内壁，其固定于激光清洗装置的金属外壳；所述5滑动辅助部件为6滑动模块的主要驱动机构，用于驱动控制6滑动模块上的7场镜到管道内壁之间的距离，通过线性平移适应不同尺寸口径管道的清洗；所述4激光振镜由电机驱动进行振动控制激光束的偏转，增大清洗面积。安装于7场镜与2反射镜Ⅰ之间。

所述的连接部件包含11光纤、12电缆。

所述的13机柜包括激光器、工业计算机等其他辅助部件。所述13机柜通过电缆分别与14行进机构、8测距装置、5滑动辅助部件、4激光振镜等机构相连。所述激光器通过11光纤与9准直镜相连接。

激光从激光器输出后，通过11光纤传输进入激光输出部件中的光纤准直系统9准直镜后，由旋转模块上设置的2反射镜Ⅰ、电动滑动模块上设置的3反射镜Ⅱ，依次反射到4激光振镜，形成线形光斑，由7场镜输出激光。

所述的2反射镜Ⅰ、3反射镜Ⅱ，均与激光束成45°放置，用于反射激光。

所述的4激光振镜的镜片与激光成45°放置。

所述的13机柜中的工业计算机控制整个系统的协调、行进机构的运动、旋转模块的旋转、滑动模块的线性移动、激光振镜的振动、激光器的开启、输出激光速率的控制、显示系统运行状态及参数、视频监视等。

Claims (8)

1.一种管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，其包括准直镜、反射镜、激光振镜、场镜、测距装置、旋转模块、滑动模块、旋转辅助部件、滑动辅助部件，其特征是，该旋转清洗装置的旋转中心通过滑动模块保证激光束焦距等于场镜到管道内壁之间的距离，同时结合与准直镜中心轴线重合的旋转模块完成在旋转过程中的360°有效清洗。

2.根据权利要求1所述的管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，其特征是，准直镜用于光束传递，维持激光谐振腔和聚焦光学元件之间光束的准直性，其相对光纤静止，并固定于激光头外壳，且其轴线为旋转模块的旋转中心轴。

3.根据权利要求1所述的管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，其特征是，反射镜用于垂直改变激光射线角度，其中反射镜Ⅱ安装于准直镜前端，反射镜Ⅰ安装于反射镜Ⅱ正上方，在保证最佳清洗距离不改变的条件下，调节场镜与管道内壁之间的距离。

4.根据权利要求1所述的管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，其特征是，激光振镜通过振动控制激光束的偏转，形成线性光斑，增大清洗面积，其安装于场镜与反射镜Ⅱ之间。

5.根据权利要求1所述的管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，其特征是，场镜工作于物镜焦面附近的透镜，在不改变光学系统光学特性的前提下，改变成像光束位置，在该装置中改变激光射线的最佳清洗距离，其固定于装置的外壳。

6.根据权利要求1所述的管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，其特征是，测距装置通过电缆与机柜中的工业计算机相连接，用于识别场镜到管道内壁的距离，实现自动调节场镜到管道内壁的距离与激光焦距相等，其固定于场镜外部。

7.根据权利要求1所述的管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，其特征是，旋转模块用于旋转该激光清洗头装置，以准直镜轴线为旋转中心轴，电机提供旋转动力，实现激光清洗头的旋转。

8.根据权利要求1所述的管道内壁双反射镜旋转激光清洗装置，其特征是，滑动模块内部包含反射镜Ⅱ、激光振镜、场镜，通过滑动辅助部件进行线性平移用于自适应管道口径大小，使得清洗激光束焦距等于场镜与管道内壁之间的直线距离。

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