一种管道内壁的激光清洗方法及清洗装置与流程

本发明涉及管道清洗技术领域，特别是涉及一种管道内壁的激光清洗方法及清洗装置。

背景技术：

管道承担着运输气体、液体资源和废物的重任，在现代工业中起着不可或缺的作用。管道运输由于具有运量大、运输成本低、易于管理等特点而倍受青睐，呈快速发展的趋势。其中金属管道占管道应用的很大份额，在现代生活、工业中起的重要作用。使用过程中，管道内壁可能附着有油污、积碳、氧化物及涂料等物质，传统的管道内壁清洗方法仍存在着许多的问题。

目前在实际应用中，管道内壁清洗的方法主要分为手工/机械打磨法、喷砂法、酸洗法等。

传统的手工/机械清洗法费时费力、工作环境差，并且在清洗过程中极易损伤管道内壁。喷砂法是将磨料以特定的速度、喷射角度喷射到钢管内表面，从而清除管道内壁的杂质。喷砂法操作过程中存在粉尘污染，并且不适用于小口径长管道内表面前处理工艺。酸洗法是将管道浸入酸洗池中，酸洗后的废液对环境污染极大，并且酸洗无法做到对管道内壁的精确清洗。因此，现有的清洗技术针对管道内壁都有着很大的局限性。随着激光技术的发展，新型的激光清洗技术得到了很好地应用。

目前激光清洗系统一般主要分为手持激光清洗系统和机械手/机床式激光清洗系统，且激光光斑整形多采用振镜扫描系统，只能实现直线型扫描，清洗镜头体积较大。因此现有清洗系统的结构仅适用于清洗外表面及空间很大的对象，对于管道内壁的清洗是十分困难的。

目前专用于管道内壁的激光清洗设备较少，其主要形式是通过光纤或导光镜引入激光，通过反射镜片的轴向旋转实现激光对管道内壁的圆周扫描，最终达到清洗内壁的目的。但由于激光对焦距非常敏感，在反射镜片旋转过程中难以保证激光的焦点始终处于待清洗的表面上；此外反射镜在高速旋转过程中，镜片易发生晃动，使得光斑位置难以控制，最终导致激光对管道内壁的清洗效果难以保证。这极大地限制了激光技术在管道内壁清洗领域的应用。

因此需要设计一个适用于管道清洗的装置，更好地推进激光技术在管道清洗中的应用。

技术实现要素：

本发明的目的之一是要提供一种管道内壁的激光清洗方法及清洗装置，本发明使得激光镜头在清洗的过程中不易晃动，光斑位置容易控制，保证激光的焦点始终处于管道内壁的待清洗的表面上。

为了实现上述目的，本发明提供了一种管道内壁的激光清洗方法，包括：

步骤一，将管道放置在支撑平台的导轮上；

步骤二，通过水平轴向调节模块使得镜头支撑管深入到所述管道内部，通过高度调节模块调节所述镜头支撑管的高度，使得设置在所述镜头支撑管上的激光镜头的焦点作用在所述管道的内壁；

步骤三，开启所述激光镜头，通过所述导轮控制所述管道的旋转，通过所述水平轴向调节模块控制所述激光镜头沿所述管道的轴向移动，从而清洗所述管道的内壁。

优选的，所述激光镜头包括依次设置的准直镜、振镜和聚焦透镜，通过光纤将激光依次传输至所述准直镜、所述振镜和所述聚焦透镜。

优选的，所述步骤三还包括：通过空气压缩机构向设置在所述聚焦透镜旁边的进气管通入压缩空气，将所述聚焦透镜与清洗过程中产生的污染物隔离。

优选的，所述水平轴向调节模块设置在所述支撑平台的轴向滑轨上，所述高度调节模块设置在所述水平轴向调节模块上。

本发明的另一目的是提供一种管道内壁的激光清洗装置，包括：

支撑平台；

导轮，设置在所述支撑平台上，用于支撑待清洗的管道，所述导轮的转动能够带动所述管道的转动；

水平轴向调节模块，设置在所述支撑平台上，能沿所述管道的轴向移动；

高度调节模块，设置在所述水平轴向调节模块上；

镜头支撑管，设置在所述高度调节模块上，并由所述高度调节模块调节高度；

激光镜头，设置在所述镜头支撑管上。

优选的，所述激光镜头包括依次设置的准直镜、振镜和聚焦透镜，形成由光纤依次到所述准直镜、所述振镜和所述聚焦透镜的光路。

优选的，所述水平轴向调节模块设置在所述支撑平台的轴向滑轨上。

优选的，所述激光清洗装置还包括：进气管，设置在所述镜头支撑管内；

空气压缩机构，连接所述进气管。

优选的，所述导轮为沿所述管道的轴线对称设置的四个圆筒形滚轮。

本发明实施例具有以下技术效果：

1)通过管道的旋转运动配合激光镜头的轴向与径向移动的方式，实现对不同内径的管道内壁清洗。

2)水平轴向调节模块调节镜头支撑管深入管道内部，高度调节模块调节所述镜头支撑管的高度，配合做旋转运动的管道，激光镜头做螺旋深入的运动，实现对管道内壁整体的清洗。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明实施例的管道内壁的激光清洗方法的流程图；

图2是本发明实施例的管道内壁的激光清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明实施例的管道内壁的激光清洗方法的流程图，图2是本发明实施例的管道内壁的激光清洗装置的结构示意图。

如图1、图2所示，本发明实施例提供一种管道内壁的激光清洗方法，包括：

S100，将管道108放置在支撑平台109的导轮1010上；

S200，通过水平轴向调节模块1011使得镜头支撑管104深入到所述管道108内部，通过高度调节模块103调节所述镜头支撑管104的高度，使得设置在所述镜头支撑管104上的激光镜头的焦点作用在所述管道108的内壁；

S300，开启所述激光镜头，通过所述导轮1010控制所述管道108的旋转，通过所述水平轴向调节模块1011控制所述激光镜头沿所述管道108的轴向移动，从而清洗所述管道108的内壁。

其中，通过管道的旋转运动配合激光镜头的轴向与径向移动的方式，实现对不同内径的管道内壁清洗。水平轴向调节模块调节镜头支撑管深入管道内部，高度调节模块调节所述镜头支撑管的高度，配合做旋转运动的管道，激光镜头做螺旋深入的运动，实现对管道内壁整体的清洗。

在一些说明性实施例中，所述激光镜头包括依次设置的准直镜105、振镜106和聚焦透镜107，通过光纤102将激光依次传输至所述准直镜105、所述振镜106和所述聚焦透镜107。

在一些说明性实施例中，所述S300还包括：通过空气压缩机构向设置在所述聚焦透镜107旁边的进气管101通入压缩空气，将所述聚焦透镜107与清洗过程中产生的污染物隔离。

在一些说明性实施例中，所述水平轴向调节模块1011设置在所述支撑平台109的轴向滑轨上，所述高度调节模块103设置在所述水平轴向调节模块1011上。

图2示出了一种管道内壁的激光清洗装置的结构示意图。

如图2所示，一种管道内壁的激光清洗装置，包括：支撑平台109；

导轮1010，设置在所述支撑平台109上，用于支撑待清洗的管道108，所述导轮1010的转动能够带动所述管道108的转动；

水平轴向调节模块1011，设置在所述支撑平台109上，能沿所述管道108的轴向移动；

高度调节模块103，设置在所述水平轴向调节模块1011上；

镜头支撑管104，设置在所述高度调节模块103上，并由所述高度调节模块103调节高度；

激光镜头，设置在所述镜头支撑管104上。

其中，导轮1010的旋转带动管道108的旋转，通过调节导轮1010的转速来调整管道108的旋转速度，进而改变激光清洗的速率。水平轴向调节模块1011，用于调节激光镜头位于管道108内部的轴向位置。高度调节模块103，用于调节激光镜头与管道108内壁的距离，从而使激光的焦点始终处于待清洗的管道108的内壁上。镜头支撑管104，用于支撑激光镜头。激光镜头，产生激光，用于清洗管道108的内壁。通过管道108的旋转运动配合激光镜头的轴向与径向移动的方式，实现对不同内径的管道108内壁清洗。水平轴向调节模块1011调节镜头支撑管深入管道内部，高度调节模块103调节所述镜头支撑管104的高度，配合做旋转运动的管道108，激光镜头做螺旋深入的运动，实现对管道108内壁整体的清洗。

在一些说明性实施例中，所述激光镜头包括依次设置的准直镜105、振镜106和聚焦透镜107，形成由光纤102依次到所述准直镜105、所述振镜106和所述聚焦透镜107的光路。振镜106往复摆动，使得点光斑转变为线光斑，且线光斑的长轴方向与管道108轴向平行。

在一些说明性实施例中，所述水平轴向调节模块1011设置在所述支撑平台109的轴向滑轨上。

在一些说明性实施例中，进气管101，设置在所述镜头支撑管104内；优选地，进气管101的出气孔端设置在聚焦透镜107下方。空气压缩机构，连接所述进气管101。进气管101，始终通入压缩空气，压缩空气从聚焦透镜107下方的出气孔排出，从而防止激光清洗过程中，飞溅的固体杂质污染镜头表面。

在一些说明性实施例中，所述导轮1010为沿所述管道108的轴线对称设置的四个圆筒形滚轮。

实施例1

将管道108放置在支撑平台109的导轮1010上，通过导轮1010的旋转带动管道108的旋转；通过水平轴向调节模块1011使得镜头支撑管104深入到所述管道108内部，通过高度调节模块103调节所述镜头支撑管104的高度，使得设置在所述镜头支撑管104上的激光镜头的焦点作用在待清洗的所述管道108的内壁表面上。进行清洗工作时，开启所述激光镜头，通过所述导轮1010控制所述管道108的旋转，通过所述水平轴向调节模块1011控制所述激光镜头沿所述管道108的轴向移动，深入管道108内部，清洗管道108深处待清洗部分。

在清洗过程中，通过空气压缩机构向进气管101内通入压缩空气，防止清洗过程中污染物沾染聚焦透镜107。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。