用于管道內壁表面處理的激光搭載裝置及激光處理方法與流程

技術領域

本發明涉及一種用于管道內壁表面處理的激光搭載裝置，尤其涉及一種可在彎管內移動以對管道內壁采用激光進行表面處理的激光搭載裝置，本發明還涉及采用該激光搭載裝置對管道內壁進行激光處理的方法。

背景技術：

管道在應用于不同領域時，管道內壁的表面質量與清潔程度的要求也相應的不同，往往需要對管道進行去毛刺處理以提高其表面質量，或者是對管道內壁進行去油污處理以提高其內壁的清潔度，等等。

現有技術中，在對管道內壁進行表面處理時，常見的有采用電化學、超聲波等方式，但電化學法對工件的腐蝕程度較大，且對環境易造成污染，而超聲波法則往往會因為沖擊力不均勻而導致管道內壁毛刺、油污等去除的不徹底。

近年來，由于激光技術的快速發展，采用激光對管道內壁進行去毛刺、去油污等處理也受到了廣泛的應用，其具有許多優點：（1）激光清洗是一種“干式”清洗，不需清潔液和其它化學溶液，因此沒有化學清洗產生的環境污染，是一種“綠色”清洗工藝。（2）激光清洗是一種非接觸處理，可通過光纖傳輸與機器人或機械手聯合，實現自動化操作，能清洗傳統方法不易達到的部位。（3）激光清洗能清除各種材料表面的不同類型的污物，達到很高的潔凈度，而且還可以選擇性地清洗材料表面的污物，不損傷材料的內部組成和結構，該方法相較于電化學法不但對工件的損傷小，而且也更環保，相較于超聲波法可以更徹底地去除毛刺，同時激光去油污效果也很好，因而被越來越廣泛地使用。

但是現有的激光處理管道內壁技術仍存在不足之處，主要表現在激光搭載裝置上。由于管道布置中往往存在彎管，若激光搭載裝置沒有設計好的話，容易對激光分光鏡定位不穩，激光分光鏡在進入彎管的彎道時很容易觸碰到管道內壁，從而導致激光分光鏡損壞。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的缺點，提供一種用于管道內壁表面處理的激光搭載裝置，能夠對分光鏡實現定位，也可以保護分光鏡頭，避免其與管道內壁接觸。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種用于管道內壁表面處理的激光搭載裝置，所述激光搭載裝置包括激光分光鏡、分設于所述激光分光鏡兩端的兩根固定桿、分別設置在兩根所述固定桿上的兩組移動架組件，兩根所述固定桿的軸心線相互平行或共線延伸，每根所述固定桿沿自身軸向均具有與所述激光分光鏡固定連接的近端、遠離所述激光分光鏡的遠端，所述移動架組件設置在所述固定桿的所述遠端；

所述的移動架組件包括樞軸連接在所述固定桿上的安裝座、分設于所述安裝座兩側的兩組導向架，所述固定桿沿徑向位于兩側的所述導向架之間，每組所述的導向架均包括相互交叉且在交叉處通過轉軸相樞軸連接的兩根導向桿、設置在兩根所述導向桿之間用于提供兩根所述導向桿相對轉動所需彈性回復力的彈性件，每根所述導向桿的兩端均設置有滾輪，所述導向架通過所述轉軸樞軸連接在所述安裝座上，

當所述激光搭載裝置在管道內腔中移動時，每個所述移動架組件上，所有的所述滾輪均滾動地支撐在所述管道的內壁上而使得所述激光分光鏡與所述管道內壁之間始終保持著間距。

優選地，同一組所述移動架組件上，兩側的所述導向架中所述的導向桿兩兩平行設置并分別通過連接桿固定連接。

進一步地，同一組所述移動架組件上，兩組所述導向架關于所述固定桿的軸心線對稱設置。

更進一步地，同一組所述導向架上，兩根所述導向桿的長度相同，且每根所述導向桿上位于所述轉軸兩側的長度也相同。

優選地，所述彈性件為套設在所述轉軸上并位于兩根所述導向桿之間的扭簧，所述扭簧的軸向兩端分別與兩側的所述導向桿相連接。

優選地，兩根所述固定桿中的其中一根所述固定桿為具有中空腔且用于提供光纖導向的光纖導管，所述光纖穿入所述光纖導管而連接所述激光分光鏡與外部的激光設備。

進一步地，所述光纖導管的所述遠端上，所述的安裝座通過具有中空腔的中空軸樞軸連接在所述光纖導管上，且所述中空軸與所述安裝座相對固定地設置，該所述的安裝座上還開設有安裝孔，所述光纖穿過所述安裝孔并經所述中空軸的中空腔穿入所述光纖導管中而與所述激光分光鏡相連接。

優選地，兩根所述固定桿對稱地設置在所述激光分光鏡的兩側，兩根所述的固定桿軸心線共線延伸設置。

進一步地，所述激光搭載裝置還包括兩組限位架組件，兩組所述的限位架組件分別地設置在兩根所述固定桿的所述近端上，所述限位架組件至少包括分設于所述固定桿徑向兩側的兩根限位桿、設置在每根所述限位桿端部上的限位滾輪。

更進一步地，每組所述限位架組件還包括限位座，所述限位座沿所述固定桿的軸向位置可調地設置在所述固定桿的所述近端上，兩根所述限位桿分別固定地設置在所述限位座上且兩根所述限位桿的軸心線共線延伸。

本發明的另一目的是提供一種管道內壁表面激光處理方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種管道內壁表面激光處理方法，采用如上述的激光搭載裝置，其中所述激光分光鏡為能夠發出環形激光束的環形激光分光鏡，所述激光搭載裝置沿所述管道的延伸方向行進，并通過所述激光分光鏡發出的環形激光實現對管道內壁表面的激光處理。

由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明提供的用于管道內壁表面處理的激光搭載裝置，在分光鏡兩端分別加設移動架組件，對分光鏡實現穩固定位，同時保護分光鏡而避免其與管道內壁接觸。本激光搭載裝置尤其可用于彎管內壁的處理，尤其在經過彎管彎道過程中能夠充分保護定位激光分光鏡，提高了管道內壁清理質量與效率。

附圖說明

附圖1為本發明的激光搭載裝置結構示意圖；

附圖2為本發明的移動架組件的透視示意圖；

附圖3為本發明的激光搭載裝置正視圖；

附圖4為本發明的激光搭載裝置進入彎管時的示意圖；

附圖5為本發明的激光搭載裝置處于彎管彎道時的示意圖；

附圖6為本發明的激光搭載裝置出彎管彎道后的示意圖。

其中： 1、激光分光鏡；2、固定桿；3、固定桿（光纖導管）；4、中空軸；

5、第一移動架組件；6、第一安裝座；7、第一導向架；71、第一導向桿；72、第一扭簧；73、第一滾輪；74、第一轉軸；8、第一連接桿；

9、第二移動架組件；10、第二安裝座；11、安裝孔；12、第二導向架；121、第二導向桿；122、第二扭簧；123、第二滾輪；124、第二轉軸；13、第二連接桿；14、限位架組件；141、限位座；142、限位桿；143、限位滾輪。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例來對本發明的技術方案作進一步的闡述。

參見附圖1至附圖3所示，該激光搭載裝置包括激光分光鏡1、設于激光分光鏡1兩端的兩根固定桿2、3，以及分別設置在兩根固定桿2、3上的兩組移動架組件。其中，激光分光鏡1采用能夠發出環形激光束的環形激光分光鏡，以使其在經過管道某一區域時對管道的該區域周向內壁同時進行激光處理；固定桿3為光纖導管3，該光纖導管3具有中空腔以供光纖穿入并提供該光纖導向。并且，固定桿2和光纖導管3的軸心線相互平行或共線延伸，此處，固定桿2與光纖導管3的軸心線共線延伸。

固定桿2、光纖導管3沿自身軸向均具有與激光分光鏡1固定連接的近端、遠離激光分光鏡1的遠端。兩組移動架組件分別為設置在固定桿2遠端的第一移動架組件5、設置在光纖導管3遠端上的第二移動架組件7。

參見圖1至圖3所示，第一移動架組件5包括樞軸連接在固定桿2上的第一安裝座6，分設于第一安裝座6兩側的兩組第一導向架7。本實施例中，每組第一導向架7采用完全相同的結構，其均包括相互交叉且在交叉處通過第一轉軸74相樞軸連接的兩根第一導向桿71、設置在兩根第一導向桿71之間用于提供第一導向桿71相對轉動所需彈性回復力的彈性件、設于每根第一導向桿71的兩端的第一滾輪73，第一導向架7通過第一轉軸74樞軸連接在第一安裝座6上。為了便于安裝和拆卸，兩側的第一導向架7上的第一轉軸74一體設置，且第一安裝座6通過該第一轉軸74樞軸連接在固定桿2的遠端上。

為了使激光搭載裝置能夠穩定地定位激光分光鏡并在管道內平穩運行，需要使第一移動架組件5上所有的第一滾輪73均能夠滾動地支撐在管道內壁上，因此彈性件設為套設在第一轉軸74上并位于兩根第一導向桿71之間的第一扭簧72。第一扭簧72的軸向兩端分別與兩側的第一導向桿71相連接，提供兩根第一向桿71相對轉動所需的彈力，以使激光搭載裝置放入管道內時所有第一滾輪73緊貼管道內壁。

在第一移動架組件5中，每組第一導向架7上的兩根第一導向桿71的長度相同，每根第一導向桿71位于第一轉軸74兩側的長度也相同，且兩組第一導向架7關于固定桿2的軸心線相對稱。同時，為了使兩側的第一導向桿71能夠同步轉動，位于固定桿2兩側的第一導向桿71兩兩平行設置，并分別通過第一連接桿8固定連接。

參見圖1至圖3所示，第二移動架組件9包括樞軸連接在光纖導管3遠端上的第二安裝座10、分設于第二安裝座10兩側的兩組第二導向架12。本實施例中，兩組第二導向架12采用完全相同的結構，其均包括相互交叉且在交叉處通過第二轉軸124相樞軸連接的兩根第二導向桿121、設置在兩根第二導向桿121之間用于提供第二導向桿121相對轉動所需彈性回復力的彈性件、設于每根第二導向桿121的兩端的第二滾輪123，第二導向架12通過第二轉軸124樞軸連接在第二安裝座10上。

為了使激光搭載裝置能夠穩定地定位激光分光鏡，并在管道內平穩運行，需要使第二移動架組件9上所有的第二滾輪123均能夠滾動地支撐在管道內壁上，因此彈性件設為套設在第二轉軸124上并位于兩根第二導向桿121之間的第二扭簧122。第二扭簧122的軸向兩端分別與兩側的第二導向桿121相連接，提供兩根第二向桿121相對轉動所需的彈力，以使激光搭載裝置放入管道內時，所有第二滾輪123均緊貼管道內壁。

在第二移動架組件9中，每組第二導向架12上的兩根第二導向桿121的長度相同，每根第二導向桿121位于第二轉軸124兩側的長度也相同，且兩組第二導向架12關于光纖導管3的軸心線相對稱。同時，為了使兩側的第二導向桿121能夠同步轉動，位于光纖導管3兩側的第二導向桿121兩兩平行設置，并分別通過第二連接桿13固定連接。

參見附圖2所示，第二安裝座10通過具有中空腔的中空軸4樞軸連接在光纖導管3的遠端上，該中空軸4與第二安裝座10之間相對固定地設置。第二安裝座10上開設有安裝孔11，中空軸4上還開設有供光纖穿過且連通其中空腔與光纖導管3內腔的孔（圖中未示出）。這樣，光纖的一端便可自第二安裝座10的安裝孔11穿入中空軸4的中空腔中，然后穿入光纖導管3的內腔中而與激光分光鏡1相連接，光纖的另一端則與外部的激光設備相連接。

如附圖1至附圖3所示，為了使激光搭載裝置能夠更加穩固地定位激光分光鏡1，尤其防止其應用于彎管時觸碰到管道內壁，可分別在固定桿2和光纖管道3的近端上設置限位架組件14。該限位架組件14至少包括設于固定桿2/光纖導管3近端上的限位座141，分設于限位座141兩側并沿固定桿2/光纖導管3徑向延伸的兩根限位桿142、設置在每根限位桿142端部上的限位滾輪143。兩根限位桿142分別固定地設置在限位座121上，并且兩根限位桿122的軸心線共線延伸，同時兩根限位桿142的軸心線延伸方向與連接桿8的軸心線延伸方向相垂直。優選的，限位滾輪143的軸向與滾輪73的軸向相平行。具體設置時，還可以使得限位座141在固定桿2/光纖導管3上軸向位置可調地設置，以根據實際應用場合來調整限位座141與激光分光鏡1之間的間距。

以下簡要說明下本實施例的激光搭載裝置的工作原理及工作過程：

如附圖4所示的激光搭載裝置進入彎管時的示意圖，先根據彎管的彎曲情況調節兩個限位架組件14距離激光分光鏡1的距離，然后將激光搭載裝置裝入管道內，置入管道時采用第一移動架組件5在前、第二移動架組件9在后的順序。第一移動架組件5上的兩根第一導向桿71在第一扭簧72的作用下張開，設于第一導向桿71端部所有的第一滾輪73均滾動地支撐在管道內壁上；設于第二移動架組件9上的所有第二滾輪123與設于第一移動架組件5上的所有第一滾輪73相似，也滾動地支撐在管道內壁上。第一移動架組件5和第二移動架組件9對激光分光鏡1形成穩定限位，使得激光分光鏡1位于管道的中間，而不會在移動的過程中碰觸到管道的內壁。激光分光鏡1發出環形激光并跟隨激光搭載裝置沿著管道運動，對管道內壁進行去毛刺、去油污等處理。

如附圖5所示的激光搭載裝置處于彎管彎道時的示意圖，當激光搭載裝置進入彎管的彎道時，第一移動架組件5上兩第一導向桿71相對轉動并使得所有的第一滾輪73保持著與管道內壁接觸，第二移動架組件9上的兩第二導向桿121相對轉動并使得所有的第二滾輪123保持著與管道內壁接觸，同時，設于激光分光鏡1兩端的兩個限位架組件14支撐在激光分光鏡1與管道內彎曲部的內壁之間，進一步避免激光分光鏡1與管道內彎曲部相接觸，從而對激光分光鏡1起到了保護作用，使得激光分光鏡1能夠順利通過彎道并對彎道進行去毛刺、去油污等處理。

如附圖6所示的激光搭載裝置出彎管彎道后的示意圖，激光搭載裝置出彎管彎道后，依舊保持第一移動架組件5在前、第二移動架組件9在后的順序沿管道向前運動而對管道內壁表面進行去毛刺、去油污等處理。

綜上，本發明提供的用于管道內壁表面處理的激光搭載裝置，其中通過在激光分光鏡1兩端分別加設移動架組件，能夠對激光分光鏡1實現穩固定位，使其位于管道的中間而實現對管道內壁表面的激光處理。同時，該激光搭載裝置還能夠保證激光分光鏡1在經過彎管區域時不會碰觸到管道內壁而造成損壞，有效地提高了清理管道內壁質量與效率。將該激光搭載裝置置入管道中并使其沿管道的延伸方向行進，便可實現對管道內壁表面的激光處理。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。