用于管道内壁表面处理的激光搭载装置及激光处理方法与流程

技术领域

本发明涉及一种用于管道内壁表面处理的激光搭载装置，尤其涉及一种可在弯管内移动以对管道内壁采用激光进行表面处理的激光搭载装置，本发明还涉及采用该激光搭载装置对管道内壁进行激光处理的方法。

背景技术：

管道在应用于不同领域时，管道内壁的表面质量与清洁程度的要求也相应的不同，往往需要对管道进行去毛刺处理以提高其表面质量，或者是对管道内壁进行去油污处理以提高其内壁的清洁度，等等。

现有技术中，在对管道内壁进行表面处理时，常见的有采用电化学、超声波等方式，但电化学法对工件的腐蚀程度较大，且对环境易造成污染，而超声波法则往往会因为冲击力不均匀而导致管道内壁毛刺、油污等去除的不彻底。

近年来，由于激光技术的快速发展，采用激光对管道内壁进行去毛刺、去油污等处理也受到了广泛的应用，其具有许多优点：（1）激光清洗是一种“干式”清洗，不需清洁液和其它化学溶液，因此没有化学清洗产生的环境污染，是一种“绿色”清洗工艺。（2）激光清洗是一种非接触处理，可通过光纤传输与机器人或机械手联合，实现自动化操作，能清洗传统方法不易达到的部位。（3）激光清洗能清除各种材料表面的不同类型的污物，达到很高的洁净度，而且还可以选择性地清洗材料表面的污物，不损伤材料的内部组成和结构，该方法相较于电化学法不但对工件的损伤小，而且也更环保，相较于超声波法可以更彻底地去除毛刺，同时激光去油污效果也很好，因而被越来越广泛地使用。

但是现有的激光处理管道内壁技术仍存在不足之处，主要表现在激光搭载装置上。由于管道布置中往往存在弯管，若激光搭载装置没有设计好的话，容易对激光分光镜定位不稳，激光分光镜在进入弯管的弯道时很容易触碰到管道内壁，从而导致激光分光镜损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种用于管道内壁表面处理的激光搭载装置，能够对分光镜实现定位，也可以保护分光镜头，避免其与管道内壁接触。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于管道内壁表面处理的激光搭载装置，所述激光搭载装置包括激光分光镜、分设于所述激光分光镜两端的两根固定杆、分别设置在两根所述固定杆上的两组移动架组件，两根所述固定杆的轴心线相互平行或共线延伸，每根所述固定杆沿自身轴向均具有与所述激光分光镜固定连接的近端、远离所述激光分光镜的远端，所述移动架组件设置在所述固定杆的所述远端；

所述的移动架组件包括枢轴连接在所述固定杆上的安装座、分设于所述安装座两侧的两组导向架，所述固定杆沿径向位于两侧的所述导向架之间，每组所述的导向架均包括相互交叉且在交叉处通过转轴相枢轴连接的两根导向杆、设置在两根所述导向杆之间用于提供两根所述导向杆相对转动所需弹性回复力的弹性件，每根所述导向杆的两端均设置有滚轮，所述导向架通过所述转轴枢轴连接在所述安装座上，

当所述激光搭载装置在管道内腔中移动时，每个所述移动架组件上，所有的所述滚轮均滚动地支撑在所述管道的内壁上而使得所述激光分光镜与所述管道内壁之间始终保持着间距。

优选地，同一组所述移动架组件上，两侧的所述导向架中所述的导向杆两两平行设置并分别通过连接杆固定连接。

进一步地，同一组所述移动架组件上，两组所述导向架关于所述固定杆的轴心线对称设置。

更进一步地，同一组所述导向架上，两根所述导向杆的长度相同，且每根所述导向杆上位于所述转轴两侧的长度也相同。

优选地，所述弹性件为套设在所述转轴上并位于两根所述导向杆之间的扭簧，所述扭簧的轴向两端分别与两侧的所述导向杆相连接。

优选地，两根所述固定杆中的其中一根所述固定杆为具有中空腔且用于提供光纤导向的光纤导管，所述光纤穿入所述光纤导管而连接所述激光分光镜与外部的激光设备。

进一步地，所述光纤导管的所述远端上，所述的安装座通过具有中空腔的中空轴枢轴连接在所述光纤导管上，且所述中空轴与所述安装座相对固定地设置，该所述的安装座上还开设有安装孔，所述光纤穿过所述安装孔并经所述中空轴的中空腔穿入所述光纤导管中而与所述激光分光镜相连接。

优选地，两根所述固定杆对称地设置在所述激光分光镜的两侧，两根所述的固定杆轴心线共线延伸设置。

进一步地，所述激光搭载装置还包括两组限位架组件，两组所述的限位架组件分别地设置在两根所述固定杆的所述近端上，所述限位架组件至少包括分设于所述固定杆径向两侧的两根限位杆、设置在每根所述限位杆端部上的限位滚轮。

更进一步地，每组所述限位架组件还包括限位座，所述限位座沿所述固定杆的轴向位置可调地设置在所述固定杆的所述近端上，两根所述限位杆分别固定地设置在所述限位座上且两根所述限位杆的轴心线共线延伸。

本发明的另一目的是提供一种管道内壁表面激光处理方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种管道内壁表面激光处理方法，采用如上述的激光搭载装置，其中所述激光分光镜为能够发出环形激光束的环形激光分光镜，所述激光搭载装置沿所述管道的延伸方向行进，并通过所述激光分光镜发出的环形激光实现对管道内壁表面的激光处理。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的用于管道内壁表面处理的激光搭载装置，在分光镜两端分别加设移动架组件，对分光镜实现稳固定位，同时保护分光镜而避免其与管道内壁接触。本激光搭载装置尤其可用于弯管内壁的处理，尤其在经过弯管弯道过程中能够充分保护定位激光分光镜，提高了管道内壁清理质量与效率。

附图说明

附图1为本发明的激光搭载装置结构示意图；

附图2为本发明的移动架组件的透视示意图；

附图3为本发明的激光搭载装置正视图；

附图4为本发明的激光搭载装置进入弯管时的示意图；

附图5为本发明的激光搭载装置处于弯管弯道时的示意图；

附图6为本发明的激光搭载装置出弯管弯道后的示意图。

其中： 1、激光分光镜；2、固定杆；3、固定杆（光纤导管）；4、中空轴；

5、第一移动架组件；6、第一安装座；7、第一导向架；71、第一导向杆；72、第一扭簧；73、第一滚轮；74、第一转轴；8、第一连接杆；

9、第二移动架组件；10、第二安装座；11、安装孔；12、第二导向架；121、第二导向杆；122、第二扭簧；123、第二滚轮；124、第二转轴；13、第二连接杆；14、限位架组件；141、限位座；142、限位杆；143、限位滚轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见附图1至附图3所示，该激光搭载装置包括激光分光镜1、设于激光分光镜1两端的两根固定杆2、3，以及分别设置在两根固定杆2、3上的两组移动架组件。其中，激光分光镜1采用能够发出环形激光束的环形激光分光镜，以使其在经过管道某一区域时对管道的该区域周向内壁同时进行激光处理；固定杆3为光纤导管3，该光纤导管3具有中空腔以供光纤穿入并提供该光纤导向。并且，固定杆2和光纤导管3的轴心线相互平行或共线延伸，此处，固定杆2与光纤导管3的轴心线共线延伸。

固定杆2、光纤导管3沿自身轴向均具有与激光分光镜1固定连接的近端、远离激光分光镜1的远端。两组移动架组件分别为设置在固定杆2远端的第一移动架组件5、设置在光纤导管3远端上的第二移动架组件7。

参见图1至图3所示，第一移动架组件5包括枢轴连接在固定杆2上的第一安装座6，分设于第一安装座6两侧的两组第一导向架7。本实施例中，每组第一导向架7采用完全相同的结构，其均包括相互交叉且在交叉处通过第一转轴74相枢轴连接的两根第一导向杆71、设置在两根第一导向杆71之间用于提供第一导向杆71相对转动所需弹性回复力的弹性件、设于每根第一导向杆71的两端的第一滚轮73，第一导向架7通过第一转轴74枢轴连接在第一安装座6上。为了便于安装和拆卸，两侧的第一导向架7上的第一转轴74一体设置，且第一安装座6通过该第一转轴74枢轴连接在固定杆2的远端上。

为了使激光搭载装置能够稳定地定位激光分光镜并在管道内平稳运行，需要使第一移动架组件5上所有的第一滚轮73均能够滚动地支撑在管道内壁上，因此弹性件设为套设在第一转轴74上并位于两根第一导向杆71之间的第一扭簧72。第一扭簧72的轴向两端分别与两侧的第一导向杆71相连接，提供两根第一向杆71相对转动所需的弹力，以使激光搭载装置放入管道内时所有第一滚轮73紧贴管道内壁。

在第一移动架组件5中，每组第一导向架7上的两根第一导向杆71的长度相同，每根第一导向杆71位于第一转轴74两侧的长度也相同，且两组第一导向架7关于固定杆2的轴心线相对称。同时，为了使两侧的第一导向杆71能够同步转动，位于固定杆2两侧的第一导向杆71两两平行设置，并分别通过第一连接杆8固定连接。

参见图1至图3所示，第二移动架组件9包括枢轴连接在光纤导管3远端上的第二安装座10、分设于第二安装座10两侧的两组第二导向架12。本实施例中，两组第二导向架12采用完全相同的结构，其均包括相互交叉且在交叉处通过第二转轴124相枢轴连接的两根第二导向杆121、设置在两根第二导向杆121之间用于提供第二导向杆121相对转动所需弹性回复力的弹性件、设于每根第二导向杆121的两端的第二滚轮123，第二导向架12通过第二转轴124枢轴连接在第二安装座10上。

为了使激光搭载装置能够稳定地定位激光分光镜，并在管道内平稳运行，需要使第二移动架组件9上所有的第二滚轮123均能够滚动地支撑在管道内壁上，因此弹性件设为套设在第二转轴124上并位于两根第二导向杆121之间的第二扭簧122。第二扭簧122的轴向两端分别与两侧的第二导向杆121相连接，提供两根第二向杆121相对转动所需的弹力，以使激光搭载装置放入管道内时，所有第二滚轮123均紧贴管道内壁。

在第二移动架组件9中，每组第二导向架12上的两根第二导向杆121的长度相同，每根第二导向杆121位于第二转轴124两侧的长度也相同，且两组第二导向架12关于光纤导管3的轴心线相对称。同时，为了使两侧的第二导向杆121能够同步转动，位于光纤导管3两侧的第二导向杆121两两平行设置，并分别通过第二连接杆13固定连接。

参见附图2所示，第二安装座10通过具有中空腔的中空轴4枢轴连接在光纤导管3的远端上，该中空轴4与第二安装座10之间相对固定地设置。第二安装座10上开设有安装孔11，中空轴4上还开设有供光纤穿过且连通其中空腔与光纤导管3内腔的孔（图中未示出）。这样，光纤的一端便可自第二安装座10的安装孔11穿入中空轴4的中空腔中，然后穿入光纤导管3的内腔中而与激光分光镜1相连接，光纤的另一端则与外部的激光设备相连接。

如附图1至附图3所示，为了使激光搭载装置能够更加稳固地定位激光分光镜1，尤其防止其应用于弯管时触碰到管道内壁，可分别在固定杆2和光纤管道3的近端上设置限位架组件14。该限位架组件14至少包括设于固定杆2/光纤导管3近端上的限位座141，分设于限位座141两侧并沿固定杆2/光纤导管3径向延伸的两根限位杆142、设置在每根限位杆142端部上的限位滚轮143。两根限位杆142分别固定地设置在限位座121上，并且两根限位杆122的轴心线共线延伸，同时两根限位杆142的轴心线延伸方向与连接杆8的轴心线延伸方向相垂直。优选的，限位滚轮143的轴向与滚轮73的轴向相平行。具体设置时，还可以使得限位座141在固定杆2/光纤导管3上轴向位置可调地设置，以根据实际应用场合来调整限位座141与激光分光镜1之间的间距。

以下简要说明下本实施例的激光搭载装置的工作原理及工作过程：

如附图4所示的激光搭载装置进入弯管时的示意图，先根据弯管的弯曲情况调节两个限位架组件14距离激光分光镜1的距离，然后将激光搭载装置装入管道内，置入管道时采用第一移动架组件5在前、第二移动架组件9在后的顺序。第一移动架组件5上的两根第一导向杆71在第一扭簧72的作用下张开，设于第一导向杆71端部所有的第一滚轮73均滚动地支撑在管道内壁上；设于第二移动架组件9上的所有第二滚轮123与设于第一移动架组件5上的所有第一滚轮73相似，也滚动地支撑在管道内壁上。第一移动架组件5和第二移动架组件9对激光分光镜1形成稳定限位，使得激光分光镜1位于管道的中间，而不会在移动的过程中碰触到管道的内壁。激光分光镜1发出环形激光并跟随激光搭载装置沿着管道运动，对管道内壁进行去毛刺、去油污等处理。

如附图5所示的激光搭载装置处于弯管弯道时的示意图，当激光搭载装置进入弯管的弯道时，第一移动架组件5上两第一导向杆71相对转动并使得所有的第一滚轮73保持着与管道内壁接触，第二移动架组件9上的两第二导向杆121相对转动并使得所有的第二滚轮123保持着与管道内壁接触，同时，设于激光分光镜1两端的两个限位架组件14支撑在激光分光镜1与管道内弯曲部的内壁之间，进一步避免激光分光镜1与管道内弯曲部相接触，从而对激光分光镜1起到了保护作用，使得激光分光镜1能够顺利通过弯道并对弯道进行去毛刺、去油污等处理。

如附图6所示的激光搭载装置出弯管弯道后的示意图，激光搭载装置出弯管弯道后，依旧保持第一移动架组件5在前、第二移动架组件9在后的顺序沿管道向前运动而对管道内壁表面进行去毛刺、去油污等处理。

综上，本发明提供的用于管道内壁表面处理的激光搭载装置，其中通过在激光分光镜1两端分别加设移动架组件，能够对激光分光镜1实现稳固定位，使其位于管道的中间而实现对管道内壁表面的激光处理。同时，该激光搭载装置还能够保证激光分光镜1在经过弯管区域时不会碰触到管道内壁而造成损坏，有效地提高了清理管道内壁质量与效率。将该激光搭载装置置入管道中并使其沿管道的延伸方向行进，便可实现对管道内壁表面的激光处理。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。