一种用于激光钻机的激光头保护装置及作业方法

本发明涉及长距离钻探破岩，特别涉及一种用于激光钻机的激光头保护装置及作业方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、激光辅助钻进施工可以有效提高破岩效率，其钻进速度可达传统钻机的10倍以上，在激光辅助下，不仅能大幅度提高钻进效率，还能延长钻头、钻杆的使用寿命，有效规避卡钻、异常磨损等灾害事故的发生。

3、发明人发现，激光辅助钻进装置对激光头的防护能力较差，在复杂的钻探环境中，岩渣等钻探废弃物容易对激光头带来损伤；

4、例如，专利号cn114000889b公开了一种水导激光辅助机械刀具掘进装置、方法及掘进机，解决了激光盾构搭载中激光头防护、高功率激光连续传输、激光器减振的工程难题，但是其未对激光头进行有效的防护；

5、再例如，专利号cn112627836b公开了一种搭载于tbm上的超前激光钻机及工作方法，能够解决现有的隧道岩石掘进机可利用空间狭小而激光钻机设备体积庞大的矛盾，能够保证大功率激光生成、传输的安全性和可靠性，但是其依然未对激光头进行有效的防护。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于激光钻机的激光头保护装置及作业方法，在实现激光头两级防护的前提下，通过水清洗和气吹干方式，避免了灰尘对激光出光的影响，提高了激光出射的精度。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种用于激光钻机的激光头保护装置。

4、一种用于激光钻机的激光头保护装置，包括：

5、激光头保护壳、蓝宝石镜片和可开合式挡片；

6、激光头保护壳用于容纳激光头，蓝宝石镜片固定在激光头保护壳内的激光头外侧，用于激光头的第一层保护；

7、激光头保护壳上活动连接有可开合式挡片，可开合式挡片位于蓝宝石镜片的外侧，用于开合激光头保护壳的激光头容纳空间，以进行激光头的第二层保护。

8、作为本发明第一方面进一步的限定，还包括：气缸；

9、气缸与激光头保护壳固定连接，气缸的推杆与可开合式挡片连接，可开合式挡片能够在推杆的作用下打开或者关闭激光头保护壳的容纳空间。

10、作为本发明第一方面进一步的限定，激光头保护壳与一级内杆固定连接，一级外杆通过外杆变径段与二级外杆连接，一级内杆通过内杆变径段与二级内杆连接，二级外杆的内径小于一级外杆的内径，二级内杆的内径小于一级内杆的内径，一级外杆套设在一级内杆外侧，一级外杆与一级内杆之间连接有耐磨铜套，一级内杆内设有支撑环。

11、作为本发明第一方面更进一步的限定，还包括：液体清洁模块；

12、所述液体清洁模块，包括：清洗水喷嘴、清洁水管和水箱水泵；

13、水箱水泵用于盛放并增压液体，清洁水管的一端与水泵连接，清洁水管的另一端与清洗水喷嘴连接，清洗水喷嘴的喷射方向朝向激光头。

14、作为本发明第一方面更进一步的限定，清洁水管安装在二级内杆和内杆变径段内，清洁水管的另一端通过支撑环与清洗水喷嘴连接。

15、作为本发明第一方面更进一步的限定，还包括：气体清洗模块；

16、所述气体清洗模块，包括：清洗气喷嘴、清洁气管和气泵；

17、气泵用于产生并增压气体，清洁气管的一端与气泵连接，清洁气管的另一端与清洗气喷嘴连接，清洗气喷嘴的喷射方向朝向激光头。

18、作为本发明第一方面更进一步的限定，清洁气管安装在二级内杆和内杆变径段内，清洁气管的另一端通过支撑环与清洗气喷嘴连接。

19、作为本发明第一方面进一步的限定，还包括：密封模块，所述密封模块置于蓝宝石镜片外侧，用于对激光头防护机构进行密封。

20、本发明第二方面提供了一种用于激光钻机的激光头保护装置的作业方法。

21、一种用于激光钻机的激光头保护装置的作业方法，利用本发明第一方面所述的用于激光钻机的激光头保护装置，包括以下过程：

22、可开合挡片闭合，激光头处于封闭保护状态，执行机械切削钻进破岩，钻进至指定位置后，激光机械联合钻具停止转动；

23、打开可开合挡片，通过清洗水喷嘴对蓝宝石镜片进行清洁，冲洗附着在蓝宝石镜片的灰尘，然后关闭水箱水泵，清洗水喷嘴停止冲水，打开气泵，通过清洗气喷嘴吹净蓝宝石镜片上的水滴，然后开启激光器，进行激光破岩试验。

24、本发明第三方面提供了一种激光机械联合钻机，包括本发明第一方面所述的用于激光钻机的激光头保护装置。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、本发明创新性的提出了一种用于激光钻机的激光头保护装置及作业方法，激光头外侧安装带有蓝宝石镜片的防护罩，蓝宝石镜片外侧安装可开合式挡片，激光照射启动时，可开合式挡板打开，随即激光头发射激光束，激光照射完毕后，可开合式挡板闭合，防止钻头钻进破岩时前方岩渣飞溅损坏激光头，实现了对激光头的两级防护。

27、2、本发明创新性的提出了一种用于激光钻机的激光头保护装置及作业方法，钻头破岩后，先采用高压水冲洗蓝宝石镜片上的灰屑，再用高压气吹干镜片上的水渍，保证了镜片干燥清洁，避免影响光路传输及烧坏镜片。

技术特征：

1.一种用于激光钻机的激光头保护装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的用于激光钻机的激光头保护装置，其特征在于，

3.如权利要求1所述的用于激光钻机的激光头保护装置，其特征在于，

4.如权利要求3所述的用于激光钻机的激光头保护装置，其特征在于，

5.如权利要求4所述的用于激光钻机的激光头保护装置，其特征在于

6.如权利要求3所述的用于激光钻机的激光头保护装置，其特征在于，

7.如权利要求6所述的用于激光钻机的激光头保护装置，其特征在于，

8.如权利要求1所述的用于激光钻机的激光头保护装置，其特征在于，

9.一种用于激光钻机的激光头保护装置的作业方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的用于激光钻机的激光头保护装置，包括以下过程：

10.一种激光机械联合钻机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的用于激光钻机的激光头保护装置。

技术总结
本发明提供了一种用于激光钻机的激光头保护装置及作业方法，所述激光头保护装置包括：激光头保护壳、蓝宝石镜片和可开合式挡片；激光头保护壳用于容纳激光头，蓝宝石镜片固定在激光头保护壳内的激光头外侧，用于激光头的第一层保护；激光头保护壳上活动连接有可开合式挡片，可开合式挡片位于蓝宝石镜片的外侧，用于开合激光头保护壳的激光头容纳空间，以进行激光头的第二层保护；本发明在实现激光头两级防护的前提下，通过水清洗和气吹干方式，避免了灰尘对激光出光的影响，提高了激光出射的精度。

技术研发人员：张波,刘斌,徐彬,黄新杰,李彪,胡蒙蒙
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15