一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種激光清洗裝置，尤其是指一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭。
【背景技術】
[0002]出于對產品和設備的外表美觀和性能穩定的要求，需要對其進行各項維護工作。事實上，對產品和設備表面的污染物清洗是進行各項維護工作的前提。目前，最常用的清洗手段有手工/機械摩擦法、化學清洗、高壓水射流清洗、超聲波清洗等。這些傳統清洗工藝都存在一些無法克服的缺點，比如，手工/機械摩擦法存在費時費力、容易損傷基底、工作環境差等缺點；化學清洗法比較便宜，但是存在清洗選擇性強、化學藥劑的回收和排放處理很難、二次污染嚴重等問題；高壓水射流清洗法存在穩定性較差、操作/監測難、消耗大量水資源、噪音很大等難題；超聲波清洗法的清洗物件尺寸受限，還存在清洗劑更換/處理不便、成本高、二次污染等問題。
[0003]隨著激光技術的廣泛應用和發展，新穎的激光清洗技術也被開發出來。它利用高功率密度激光束照射待清洗物件的表面，致使表面上的污物、涂層或氧化層發生瞬間蒸發、破裂或者剝離，并脫離物件表面。激光清洗技術被認為是一種最可靠、最有效的“綠色”清洗解決方案。與傳統清洗工藝相比，激光清洗具有清洗潔凈度和效率高(激光脈沖能量和頻率高)、不損傷基底(無研磨和無熱效應)、操作/監測方便(激光方向性好，能量和頻率可調節)、運行/維護成本低(設備穩定性好和純電力消耗)、易于在線清洗(非接觸式和定位準)、無二次污染(光能將以熱能形式消散)等特點。此外，激光清洗可以解決一些采用傳統清洗方式很難解決的問題，比如，半導體工業中去除亞微米顆粒污物。總體上來講，激光清洗技術已基本克服傳統清洗工藝的各項缺點。
[0004]目前開發出的激光清洗設備均使用振鏡掃描系統，只能實現直線型掃描，而且體積較大，僅適用于清洗外表面或者內部空間很大的對象。對于像管道內壁的清洗是十分困難的。然而，管道內壁清洗隱藏著很大的市場，比如石油輸送管道的污物清洗、熱水輸送管道的水垢清洗、熱電站/核電站的管道清洗、鋼管生產過程中的氧化層的去除等。因此，需要設計一個適用于管道內壁清洗的激光清洗頭，來推進激光清洗技術在管道清洗中的應用。
【實用新型內容】
[0005]為了解決現有激光清洗不能應用于管道內的問題，本實用新型提出了一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，以圓周掃描和軸向移動相結合的方式實現管道內壁清洗的激光清洗頭，可以應用于各種不同內徑的管道內壁清洗。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，包括光學掃描單元和結構支撐單元；所述的結構支撐單元包括推送桿、套筒和圓筒，推送桿和套筒固定連接；所述的光學掃描單元包括光纖、光束整形裝置、反射鏡和用于驅動圓筒旋轉的圓筒驅動機構，光纖設置于推送桿內，光纖的輸出端連接光束整形裝置，反射鏡固定設置于圓筒內且反射鏡的鏡面與光束整形裝置所在光軸成夾角，光束整形裝置、和圓筒驅動機構均固定設置于套筒內，圓筒與圓筒驅動機構連接。
[0007]作為優選，所述的圓筒驅動機構包括電機、軸承和齒輪組，軸承與圓筒固定連接，齒輪組套接在軸承上，電機與齒輪組連接。
[0008]作為優選，所述的結構支撐單元還包括移動套筒和若干個X型可調支撐架，所述的移動套筒套接在推送桿上并與推送桿為可滑動連接，所述的X型可調支撐架包括第一支撐桿和第二支撐桿，第一支撐桿和第二支撐桿的中心通過銷軸固定在一起，第一支撐桿的一端固定在套筒上，第二支撐桿的一端固定在移動套筒上，第一支撐桿的另一端與第二支撐桿的另一端均設有轉輪。
[0009]作為優選，所述的若干個X型可調支撐架在同一圓周內均勻分布。
[0010]作為優選，反射鏡的鏡面與光束整形裝置所在光軸所成夾角為45度。
[0011]本實用新型的有益效果是:以圓周掃描和軸向移動相結合的方式實現管道內壁清洗的激光清洗頭，可以應用于各種不同內徑的管道內壁清洗。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的一種結構示意圖。
[0013]圖中，推送桿11、移動套筒12、緊固件13、第一支撐桿14、第二支撐桿15、第一轉輪16、第二轉輪17、銷軸18、套筒19、光纖21、空間激光束22、光束整形裝置23、圓筒24、電機25、齒輪組26、軸承27、管道28。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0015]如圖1所示，一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，包括光學掃描單元和結構支撐單元。
[0016]結構支撐單元包括推送桿11、套筒19、圓筒24、移動套筒12及三個X型可調支撐架，推送桿和套筒固定連接，移動套筒套接在推送桿上并與推送桿為可滑動連接。X型可調支撐架包括第一支撐桿14和第二支撐桿15，第一支撐桿和第二支撐桿的中心通過銷軸18固定在一起，第一支撐桿的一端固定在套筒上，第一支撐桿的另一端有第一轉輪16，第二支撐桿的一端固定在移動套筒上，第二支撐桿的另一端均設有第二轉輪17。三個X型可調支撐架在同一圓周內均勻分布，將推送桿及套筒定位于管道28的中心軸上。
[0017]光學掃描單元包括光纖21、光束整形裝置23、反射鏡和用于驅動圓筒旋轉的圓筒驅動機構，光纖設置于推送桿內，光纖的輸出端連接光束整形裝置，反射鏡固定設置于圓筒內且反射鏡的鏡面與光束整形裝置所在光軸成夾角，光束整形裝置、和圓筒驅動機構均固定設置于套筒內，圓筒與圓筒驅動機構連接。其中，圓筒驅動機構包括電機25、軸承27和齒輪組26，軸承與圓筒固定連接，齒輪組套接在軸承上，電機與齒輪組連接。
[0018]激光清洗所需的高能激光經由光纖輸送至待清洗部位，然后激光從光纖中出射后形成空間激光束22，并入射至光束整形裝置。光束整形裝置對空間激光束進行準直、擴束和會聚，光束會聚角可以調節，以此來改變工作距離。平行于管內壁的會聚光束經與光軸成45度傾角的反射鏡反射后，入射并聚焦在管內壁表面。反射鏡被固定在一圓筒內，電機通過齒輪組和軸承帶動圓筒做高速旋轉運動，以此實現激光聚焦光斑在管道內壁表面做圓周掃描。
[0019]三個X型可調支撐架通過推送桿在管道軸向上的移動，使得圓周掃描的激光光斑也在軸向移動，此激光清洗頭可以實現整個管道內壁的激光掃描清洗工作。X型可調支撐架通過調節移動套筒在軸向的位置，其外圍尺寸可以很大范圍內進行調節；再結合光束會聚角可調，可以使本激光清洗頭工作于不同內徑的管道中。
[0020]本實用新型采用激光清洗的優勢在于清洗潔凈度和效率高、不損傷基底、操作/監測方便、運行/維護成本低、易于在線清洗、無二次污染等，解決了傳統振鏡掃描頭無法清洗的管道內壁以及一些內部空間較小的內表面的清洗問題；簡單緊湊和成本低，可以實現更高的掃描速度，從而得到更高的清洗效率來滿足在線清洗的要求。
[0021]以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，其特征在于:包括光學掃描單元和結構支撐單元；所述的結構支撐單元包括推送桿、套筒和圓筒，推送桿和套筒固定連接；所述的光學掃描單元包括光纖、光束整形裝置、反射鏡和用于驅動圓筒旋轉的圓筒驅動機構，光纖設置于推送桿內，光纖的輸出端連接光束整形裝置，反射鏡固定設置于圓筒內且反射鏡的鏡面與光束整形裝置所在光軸成夾角，光束整形裝置、和圓筒驅動機構均固定設置于套筒內，圓筒與圓筒驅動機構連接。2.根據權利要求1所述的一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，其特征在于:所述的圓筒驅動機構包括電機、軸承和齒輪組，軸承與圓筒固定連接，齒輪組套接在軸承上，電機與齒輪組連接。3.根據權利要求1所述的一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，其特征在于:所述的結構支撐單元還包括移動套筒和若干個X型可調支撐架，所述的移動套筒套接在推送桿上并與推送桿為可滑動連接，所述的X型可調支撐架包括第一支撐桿和第二支撐桿，第一支撐桿和第二支撐桿的中心通過銷軸固定在一起，第一支撐桿的一端固定在套筒上，第二支撐桿的一端固定在移動套筒上，第一支撐桿的另一端與第二支撐桿的另一端均設有轉輪。4.根據權利要求3所述的一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，其特征在于:所述的若干個X型可調支撐架在同一圓周內均勻分布。5.根據權利要求1所述的一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，其特征在于:反射鏡的鏡面與光束整形裝置所在光軸所成夾角為45度。
【專利摘要】本實用新型提出了一種用于管道內壁清洗的激光清洗頭，包括光學掃描單元和結構支撐單元，結構支撐單元包括推送桿、套筒和圓筒，推送桿和套筒固定連接，光學掃描單元包括光纖、光束整形裝置、反射鏡和用于驅動圓筒旋轉的圓筒驅動機構，光纖設置于推送桿內，光纖的輸出端連接光束整形裝置，反射鏡固定設置于圓筒內且反射鏡的鏡面與光束整形裝置所在光軸成夾角，光束整形裝置、和圓筒驅動機構均固定設置于套筒內，圓筒與圓筒驅動機構連接。本實用新型以圓周掃描和軸向移動相結合的方式實現管道內壁清洗的激光清洗頭，可以應用于各種不同內徑的管道內壁清洗。
【IPC分類】B08B9/04, B08B9/027
【公開號】CN204685595
【申請號】CN201520425911
【發明人】張卓鵬, 楊國偉, 魏一振
【申請人】湖州志英光電有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月19日