激光工作头及激光清洗系统的制作方法

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种激光工作头及含有该激光工作头的激光清洗系统。

背景技术：

随着国内新一轮核电站机组建设高峰的来临，国家对核电安全、核污染防护处理、应急处理、环境保护等的要求越来越高，相应的技术需求也越来越迫切，尤其是关系到核电安全的放射性污染去污处理技术的需求将越加迫切。

通常采用的放射性去污方法基本分为机械-物理法和化学法，前者包括机械擦拭、高压水冲洗等，后者主要以强酸、强碱溶液溶解表层氧化物。这些传统去污方式效果有限，对使用场合和待清洁构件的形状、尺寸也有一定的限制。这些去污方式通常会产生大量废水、废液；在去污对象上会存在放射性废物残留；在清洁的同时，会对构件表面产生二次污染，这会给后续放射性废物处理与处置带来极大困难。同时还有对基材造成腐蚀的风险，此外，这些清洗方式多为人工近距离操作，给操作人员带来极大的健康威胁。

为了保障操作人员的健康，目前也有采用激光法，激光法是通过激光对放射性污染物进行去污处理。现有技术中，也有对用于核电站放射性污染去污的激光清洁系统的报道，而用于激光清洁系统上的激光工作头通常包括具有内腔的壳体及设置在壳体上的用于输出激光的激光出口镜，该壳体的一端开设激光入射孔，激光出口镜设置在壳体的另一端，壳体内设置聚焦镜，激光经激光入射孔入射后，经聚焦镜聚焦后从激光出口镜照射到壳体外，该激光工作头较适用于清洁作业对象的外表面，对于管道内壁的去污效果较差，操作也不便。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的激光工作头。

本发明还提供一种激光清洗系统。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种激光工作头，包括具有内腔的壳体及设置在所述壳体上的用于输出激光的激光出口镜，所述壳体的一端开设有激光入射孔，所述壳体的另一端封闭，所述激光工作头还包括转动设置在所述壳体内的全反射镜及驱动所述全反射镜转动的驱动机构，所述激光出口镜设置在所述壳体侧面并沿所述壳体的周向设置，激光经所述激光入射孔入射后，照射到所述全反射镜，所述全反射镜将激光反射到所述激光出口镜处并从所述激光出口镜照射到所述壳体外。

进一步地，所述驱动机构为电机。

更进一步地，所述电机固定设置在所述壳体内，所述电机的输出轴与所述全反射镜固定连接。

更进一步优选地，所述全反射镜的反射面与所述输出轴的轴心线的夹角为45°。

所述全反射镜的反射面与照射到所述全反射镜的激光的夹角为45°，照射到所述全反射镜的激光与所述输出轴的轴心线平行。

更进一步地，所述激光工作头还包括位于所述全反射镜和激光出口镜之间的聚焦镜，所述聚焦镜通过连接杆与所述电机的输出轴固定连接使得所述聚焦镜绕所述电机的输出轴的轴心线与所述全反射镜同步转动，经所述全反射镜反射后的激光经所述聚焦镜聚焦后照射到所述激光出口镜处并从所述激光出口镜照射到所述壳体外。

更进一步优选地，所述连接杆为长度可调的连接杆。

进一步地，所述壳体为圆柱型壳体。

进一步地，所述激光出口镜设置在所述壳体侧面的对应所述全反射镜的位置。

进一步地，所述激光工作头还包括设置在所述壳体上的用于喷射药剂的喷雾头。

本发明采取的又一技术方案：一种激光清洗系统，包括用于产生激光的激光发生器及与所述激光发生器的激光输出口相连的激光传导装置，所述激光传导装置包括与所述激光发生器的激光输出口相连并用于传输激光的光纤及设置在所述光纤输出口端的激光工作头，所述激光工作头为上述激光工作头。

由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的激光工作头通过转动的全反射镜的设置，将激光沿壳体的不同径向方向射出壳体外，将该激光工作头用于激光清洗系统上使得激光清洗系统非常适用于各种管道内壁的去污/清洗处理。

本发明激光工作头结构非常简单。

附图说明

图1为本发明激光清洗系统用于管道内壁去污的结构示意图。

图2为管道和支撑组件配合的结构示意图。

图3为本发明激光工作头的结构示意图。

图中：1、光纤；2、激光工作头；20、壳体；21、激光出口镜；22、电机；23、全反射镜；24、聚焦镜；25、连接杆；26、激光入射孔；27、喷雾头；3、管道；4、固定件；5、滚轮连杆；6、滚轮；7、光纤支架；8、牵引绳。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

本发明提供一种激光清洗系统，用于管道内壁去污，如图1~3所示，该激光清洗系统包括用于产生激光的激光发生器及与激光发生器的激光输出口相连的激光传导装置，激光传导装置包括与激光发生器的激光输出口相连并用于传输激光的光纤1及设置在光纤1输出口端的激光工作头2。

如图3所示，激光工作头2包括具有内腔的壳体20及设置在壳体20上的用于输出激光的激光出口镜21，壳体20为圆柱型壳体，壳体20的一端开设有激光入射孔26、另一端封闭，激光工作头还包括转动设置在壳体20内的全反射镜23及驱动全反射镜23转动的驱动机构，激光出口镜21设置在壳体20侧面并沿壳体20的周向设置，激光经激光入射孔26入射后，照射到全反射镜23，全反射镜23将激光反射到激光出口镜21处并从激光出口镜21照射到壳体20外。

本例中，激光出口镜21设置在壳体20侧面的对应全反射镜23的位置。

驱动机构为电机22，电机22固定设置在壳体20内，电机22的输出轴与全反射镜23固定连接，全反射镜23的反射面与电机22的输出轴的轴心线的夹角为45°，全反射镜23的反射面与照射到全反射镜23的激光的夹角为45°，照射到全反射镜23的激光与电机22的输出轴的轴心线平行。

该激光工作头2还包括位于全反射镜23和激光出口镜21之间的聚焦镜24，聚焦镜24通过连接杆25与电机22的输出轴固定连接使得聚焦镜绕电机22的输出轴的轴心线与全反射镜23同步转动，经全反射镜23发射后的激光经聚焦镜24聚焦后照射到激光出口镜21处并从激光出口镜21照射到壳体20外。

连接杆25为长度可调的连接杆，通过调节连接杆25的长度使得聚焦镜24与全反射镜23之间的距离可调。

该激光工作头2通过转动的全反射镜23的设置，将激光沿壳体20的不同径向方向射出壳体20外。

该激光工作头2还包括设置在壳体20上的用于喷射药剂的喷雾头27，药剂可以针对不同的材料，选择不同的药剂可选择的药剂如有机溶剂-丙酮/酒精、化学药剂-硝酸等药剂。

喷雾头27可以有多种设置方式，如直接固定连接在壳体20的封闭端，或者通过连接件与壳体20固定连接，连接件可以是可伸缩连接件。

该激光清洗系统还包括与喷雾头27相连的用于输送药剂的药剂管。

本发明激光清洗系统用于管道内壁去污时，可通过激光工作头2的运动来实现对管道内壁进行去污/清洗处理，也可通过管道运动实现对管道内壁进行去污/清洗处理。

本例中，通过激光工作头2的运动实现对管道内壁进行去污/清洗处理。如图1~2所示，该激光清洗系统还包括用于支撑激光工作头2使得激光工作头2位于管道3内的支撑组件。

支撑组件包括与激光工作头2固定设置的固定件4及一端与固定件4相对活动设置的滚轮连杆组件，滚轮连杆组件的另一端设置有滚轮组件，滚轮组件的滚轮6能够在管道3内壁上沿管道3长度方向滚动，滚轮6的滚动带动激光工作头2沿管道3的长度方向移动，从激光出口镜21发射出的激光随着激光工作头2在管道3长度方向上的移动而对管道3内壁长度方向上的不同部位进行清洗。

滚轮连杆组件包括多个滚轮连杆5，多个滚轮连杆5分别沿激光工作头2的周向方向均匀分布。具体设置有3个滚轮连杆5。

各滚轮连杆5的一端通过弹性连接片与固定件4连接，各滚轮连杆5的另一端设置有滚轮组件。

激光清洗系统还包括光纤支架7，光纤1设置在光纤支架7上。

激光清洗系统还包括用于驱动激光工作头2沿管道3长度方向移动的驱动装置，驱动装置可以是牵引绳8，牵引绳8的一端连接在支撑组件上、另一端伸出管道3外。驱动装置也可以是其他形式的驱动装置，只要能够驱动滚轮6沿管道3的长度方向滚动即可。

激光沿壳体20的不同径向方向射出壳体20外，对管道3的整个内壁进行清洗。

附图中，激光发生器、控制装置、药剂管未画出。

采用本发明激光工作头的激光清洗系统不仅能够实现对管道内壁的激光去污/清洗，同时喷雾头的设置，能够向管道内壁喷射药剂，实现激光诱导等离子体约束增强与表/界面化学作用复合清洗方案，建立放射性等特殊工况复合激光清洗工艺体系，形成增加去污时的爆破功能，改善去污/清洗效果。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的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。