本發明屬于核電技術領域，具體涉及一種管道內壁去污的激光清洗系統。

背景技術：

隨著國內新一輪核電站機組建設高峰的來臨，國家對核電安全、核污染防護處理、應急處理、環境保護等的要求越來越高，相應的技術需求也越來越迫切，尤其是關系到核電安全的放射性污染去污處理技術的需求將越加迫切。

通常采用的放射性去污方法基本分為機械-物理法和化學法，前者包括機械擦拭、高壓水沖洗等，后者主要以強酸、強堿溶液溶解表層氧化物。這些傳統去污方式效果有限，對使用場合和待清潔構件的形狀、尺寸也有一定的限制。這些去污方式通常會產生大量廢水、廢液；在去污對象上會存在放射性廢物殘留；在清潔的同時，會對構件表面產生二次污染，這會給后續放射性廢物處理與處置帶來極大困難。同時還有對基材造成腐蝕的風險，此外，這些清洗方式多為人工近距離操作，給操作人員帶來極大的健康威脅。

為了保障操作人員的健康，目前也有采用激光法，激光法是通過激光對放射性污染物進行去污處理，現有技術中，也有對用于核電站放射性污染去污的激光清潔系統的報道，但現有技術中的激光清潔系統較適用于清潔作業對象的表面，對于管道內壁的去污效果較差，操作也不便。如中國專利201420016341.3公開的一種激光清潔系統，包括用于產生激光的激光發生器、與所述激光發生器的激光輸出口相連的激光傳導裝置、與所述激光傳導裝置可相分離地相連的用于將所述激光傳導裝置的激光輸出口移動到所述污染物表面上方的機械手裝置、設置在所述目標材料附近的作業監控系統、控制系統、用于回收已從所述目標材料上去除的放射性污染物的廢物回收系統，該激光清潔系統主要針對核電站建筑物表面、現場工裝及工具、核電站管道、泵、各種水池等易被放射性污染的構件（建筑物）表面實施放射性污染去污，不適合管道內壁的去污。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種管道內壁去污的激光清洗系統。

為解決以上技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種管道內壁去污的激光清洗系統，包括用于產生激光的激光發生器、與所述激光發生器的激光輸出口相連的激光傳導裝置及控制裝置，所述激光發生器與所述控制裝置電連接并由所述控制裝置控制工作，所述激光傳導裝置包括與所述激光發生器的激光輸出口相連并用于傳輸激光的光纖，所述激光傳導裝置包括設置在所述光纖輸出口端的激光工作頭，所述激光工作頭的側面具有用于輸出激光的激光出口鏡，所述激光清洗系統還包括支架，所述光纖和激光工作頭分別設置在所述支架上，所述激光清洗系統還包括用于驅動所述管道運動的驅動裝置，所述驅動裝置驅動所述管道運動能夠使得所述激光工作頭在所述管道內相對所述管道沿所述管道的長度方向運動，從所述激光出口鏡輸出的激光能夠在所述激光工作頭相對所述管道沿所述管道的長度方向運動時對所述管道內壁長度方向上的不同部位進行清潔。

根據本發明的一個優選方面：所述驅動裝置包括能夠沿所述支架的長度方向做往復旋轉運動且用于安裝所述管道的工作臺及用于驅動所述工作臺旋轉的驅動電機。

進一步地，所述支架為弧形支架，所述驅動電機驅動所述工作臺沿所述弧形支架的長度方向做往復旋轉運動，所述工作臺的往復旋轉運動帶動所述管道沿所述弧形支架的長度方向做往復旋轉運動。

根據本發明的另一個優選方面：所述驅動裝置包括能夠沿所述支架的長度方向做往復直線運動且用于安裝所述管道的移動支撐架及用于驅動所述移動支撐架運動的驅動單元。

進一步地，所述驅動單元包括驅動電機、一端與所述移動支撐架固定連接的牽引繩及與所述牽引繩的另一端固定連接且由所述驅動電機驅動轉動而纏繞或釋放所述牽引繩的轉動件。

更進一步地，所述驅動裝置還包括延伸方向與所述支架的延伸方向一致的軌道，所述移動支撐架的底部設置有滾輪組件，所述滾輪組件的滾輪能夠在所述軌道上沿所述軌道的長度方向運動，沿所述軌道的長度方向并位于所述移動支撐架的二側依次設置有所述驅動單元，各側所述驅動單元包括所述驅動電機、牽引繩和轉動件，二側所述驅動單元的轉動件對所述牽引繩的纏繞或釋放能夠驅動所述移動支撐架在所述軌道上做往復直線運動。

根據本發明的又一個優選方面，所述激光工作頭包括具有內腔的殼體，所述殼體的一端設置有激光入射孔、另一端封閉，所述激光工作頭還包括轉動設置在所述殼體內的全反射鏡及驅動所述全反射鏡轉動的電機，所述殼體的側面沿所述殼體的周向設置有所述激光出口鏡，從所述光纖發射出的激光通過所述激光入射孔照射到所述全反射鏡上，所述全反射鏡將激光反射到所述激光出口鏡處并從所述激光出口鏡照射到所述殼體外。

進一步地，所述電機固定設置在所述殼體內，所述電機的輸出軸與所述全反射鏡固定連接，所述全反射鏡的反射面與所述輸出軸的軸心線的夾角為45°。

更進一步地，所述激光工作頭還包括位于所述全反射鏡和激光出口鏡之間的聚焦鏡，所述聚焦鏡通過連接桿與所述電機的輸出軸固定連接使得所述聚焦鏡繞所述電機的輸出軸的軸心線與所述全反射鏡同步轉動，經所述全反射鏡反射后的激光經所述聚焦鏡聚焦后照射到所述激光出口鏡。

進一步地，所述連接桿為長度可調的連接桿。

進一步地，所述激光工作頭還包括設置在所述殼體上的用于噴射藥劑的噴霧頭。

更進一步地，所述激光清洗系統還包括與所述噴霧頭相連的用于輸送所述藥劑的藥劑管。

根據本發明的再一個優選方面，所述激光工作頭包括具有內腔的殼體，所述殼體的一端設置有激光入射孔、另一端封閉，所述激光工作頭還包括依次設置在所述殼體內的錐透鏡、聚焦鏡和圓錐反射鏡，所述錐透鏡位于所述殼體的所述一端而所述圓錐反射鏡位于所述殼體的所述另一端，所述殼體的側面沿所述殼體的周向設置有所述激光出口鏡，從所述光纖發射出的激光從所述激光入射孔射入，然后依次經過所述錐透鏡和聚焦鏡照射到所述圓錐反射鏡上，通過所述圓錐反射鏡將激光反射到所述激光出口鏡處并從所述激光出口鏡照射到所述殼體外。

進一步地，所述激光工作頭還包括設置在所述殼體上的用于噴射藥劑的噴霧頭。

更進一步地，所述激光清洗系統還包括與所述噴霧頭相連的用于輸送所述藥劑的藥劑管。

由于上述技術方案的實施，本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明的激光清洗系統的激光工作頭的側面具有輸出激光的激光出口鏡及驅動裝置驅動管道運動，進而實現對管道內壁進行放射性污染去污，非常適用于各種管道內壁的去污。

本發明的激光清洗系統結構簡單，操作方便。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的激光清洗系統的結構示意圖。

圖2為本發明實施例二的激光清洗系統的結構示意圖。

圖3為本發明激光清洗系統的一種激光工作頭的結構示意圖。

圖4為本發明激光清洗系統的另一種激光工作頭的結構示意圖。

圖中：1、光纖；2、激光工作頭；20、殼體；21、激光出口鏡；22、電機；23、全反射鏡；24、聚焦鏡；25、連接桿；26、激光入射孔；27、錐透鏡；28、圓錐反射鏡；29、噴霧頭；3、管道；4、移動支撐架；5、支架；6、驅動單元；61、驅動電機；62、轉動件；63、牽引繩；7、工作臺。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明作進一步描述。

實施例一

如圖1~4所示，本發明提供一種管道內壁去污的激光清洗系統，包括用于產生激光的激光發生器、與激光發生器的激光輸出口相連的激光傳導裝置及控制裝置，激光發生器與控制裝置電連接并由控制裝置控制工作，激光傳導裝置包括與激光發生器的激光輸出口相連并用于傳輸激光的光纖1，激光傳導裝置包括設置在光纖1輸出口端的激光工作頭2，激光工作頭2的側面具有用于輸出激光的激光出口鏡21，激光清洗系統還包括支架5，光纖1和激光工作頭2分別設置在支架5上，具體地，光纖1纏繞在支架5上，激光工作頭2固定設置在支架5的端部。

該激光清洗系統還包括用于驅動管道3運動的驅動裝置，驅動裝置驅動管道3運動能夠使得激光工作頭2在管道3內相對管道3沿管道3的長度方向運動，從激光出口鏡21輸出的激光能夠在激光工作頭2相對管道3沿管道3長度方向運動時對管道3內壁長度方向上的不同部位進行清潔。

該激光清洗系統還包括用于限制驅動裝置驅動管道3繼續運動的限位開關，當激光從管道3的一端相對管道3運動到管道3的另一端，管道3清潔完畢，限位開關限制驅動裝置停止驅動管道3繼續運動。

本例中，如圖1所示，驅動裝置包括能夠沿支架5的長度方向做往復直線運動且用于安裝管道3的移動支撐架4及用于驅動移動支撐架4運動的驅動單元6。

驅動單元6包括驅動電機61、一端與移動支撐架4固定連接的牽引繩63及與牽引繩63的另一端固定連接且由驅動電機61驅動轉動而纏繞或釋放牽引繩63的轉動件62。

本例中的驅動裝置還包括沿延伸方向與支架5的延伸方向一致的軌道，該軌道水平設置，移動支撐架4的底部設置有滾輪組件，滾輪組件的滾輪能夠在軌道上沿軌道的長度方向運動，沿軌道的長度方向并位于移動支撐架4的二側依次設置有驅動單元6，各側驅動單元6包括有驅動電機61、牽引繩63和轉動件62，二側驅動單元6的轉動件62對牽引繩63的纏繞或釋放能夠驅動移動支撐架4在軌道上做往復直線運動。

本例的支架5可以采用直形桿。

本例的激光清洗系統非常適用于直管內壁的去污/清洗。

本例中的激光工作頭2可以采用如圖3所示的激光工作頭，該激光工作頭2包括具有內腔的殼體20，殼體20為圓柱形殼體，殼體20的一端設置有激光入射孔26、另一端封閉，激光工作頭2還包括轉動設置在殼體20內的全反射鏡23及驅動全反射鏡23轉動的電機22，激光出口鏡21設置在殼體20的側面并沿殼體20的周向設置，從光纖1發射出的激光通過激光入射孔26照射到全反射鏡23上，全反射鏡23將激光發射到激光出口鏡21處并從激光出口鏡21照射到殼體20外。

激光出口鏡21設置在殼體20的側面對應全反射鏡23的位置。

電機22固定設置在殼體20內，電機22的輸出軸與全反射鏡23固定連接，全反射鏡23的反射面與電機22的輸出軸的軸心線的夾角為45°。

照射到全反射鏡23的激光與全反射鏡23的反射面的夾角為45°，照射到全反射鏡23的激光與電機22的輸出軸的軸心線平行。

該激光工作頭2還包括位于全反射鏡23和激光出口鏡21之間的聚焦鏡24，聚焦鏡24通過連接桿25與電機22的輸出軸固定連接使得聚焦鏡24繞電機22的輸出軸的軸心線與全反射鏡23同步轉動，經全反射鏡23反射后的激光經聚焦鏡24聚焦后照射到激光出口鏡21。

連接桿25為長度可調的連接桿，通過調節連接桿25的長度使得聚焦鏡24與全反射鏡23之間的距離可調。

該激光工作頭2還包括設置在殼體20上的用于噴射藥劑的噴霧頭29，藥劑可以針對不同的材料，選擇不同的藥劑，可選擇的藥劑如有機溶劑-丙酮/酒精、化學藥劑-硝酸等藥劑。

噴霧頭29可以有多種設置方式，如直接固定連接在殼體20的封閉端，或者通過連接件與殼體20固定連接，連接件可以是可伸縮的連接件。

該激光清洗系統還包括與噴霧頭29相連的用于輸送藥劑的藥劑管。

本例的激光清洗系統對直管內壁進行清洗時，激光工作頭2位于直管管腔內，移動支撐架4一側的驅動電機61驅動轉動件62轉動，轉動件62纏繞牽引繩63進而拉動移動支撐架4運動，如圖1中，右側的牽引繩63拉動移動支撐架4向右運動，帶動管道3向右運動，激光工作頭2相對管道3向左運動，進而實現對管道3內壁的長度方向的不同部位的清洗，而激光工作頭2通過轉動的全反射鏡23的設置，將激光沿殼體20的不同徑向方向射出殼體20外，進行實現對管道3的整個內壁進行清洗。

實施例二

本實施例提供一種激光清洗系統，該激光清洗系統采用的驅動裝置與實施例一不同，其他同實施例一。

本例中，驅動裝置如圖2所示，該驅動裝置包括能夠沿支架5的長度方向做往復旋轉運動且用于安裝管道3的工作臺7及用于驅動工作臺7旋轉的驅動電機。

本例中支架5采用弧形支架。驅動電機驅動工作臺7沿弧形支架的長度方向做往復旋轉運動，工作臺7的往復旋轉運動帶動管道沿弧形支架的長度方向做往復旋轉運動。

本例的激光清洗系統非常適用于彎管內壁的去污/清洗。

本例的激光清洗系統對彎管內壁進行清洗時，激光工作頭2位于彎管管腔內，驅動電機驅動工作臺7旋轉，如圖2中，驅動電機驅動工作臺7順時針方向轉動，帶動管道3順時針方向轉動，激光工作頭2相對管道3逆時針方向轉動，進而實現對管道3內壁的長度方向的不同部位的清洗，而激光工作頭2的通過轉動的全反射鏡23的設置，將激光沿殼體20的不同徑向方向射出殼體20外，進行實現對管道3的整個內壁進行清洗。

本發明的激光清洗系統的激光工作頭2也可以采用另一種結構的激光工作頭，如圖4所示，該激光工作頭2包括具有內腔的殼體20，殼體20為圓柱形殼體，殼體20的一端設置有激光入射孔26、另一端封閉，激光工作頭2還包括依次設置在殼體20內的錐透鏡27、聚焦鏡24和圓錐反射鏡28，錐透鏡27位于殼體20的靠近激光入射孔26的一端而圓錐反射鏡28位于殼體20的遠離激光入射孔26的一端，激光出口鏡21設置在殼體20側面且沿殼體20的周向設置，從光纖1發射出的激光從激光入射孔26射入，然后依次經過錐透鏡27和聚焦鏡24照射到圓錐反射鏡28上，通過圓錐反射鏡28將激光發射到激光出口鏡21處并從激光出口鏡21照射到殼體20外。

該激光工作頭2還包括設置在殼體20上的用于噴射藥劑的噴霧頭29，藥劑可以針對不同的材料，選擇不同的藥劑，可選擇的藥劑如有機溶劑-丙酮/酒精、化學藥劑-硝酸等藥劑。

噴霧頭29可以有多種設置方式，如直接固定連接在殼體20的封閉端，或者通過連接件與殼體20固定連接，連接件可以是可伸縮的連接件。

激光工作頭2通過圓錐反射鏡28的設置能夠將激光沿殼體20的不同徑向方向射出殼體20外。

附圖中，激光發生器、控制裝置、藥劑管未畫出。

本發明的激光清洗系統在對管道內壁進行清洗時，可以根據需要選擇向管道內噴射藥劑，然后再用激光進行去污/清洗處理，實現激光誘導等離子體約束增強與表/界面化學作用復合清洗方案，建立放射性等特殊工況復合激光清洗工藝體系，形成增加去污時的爆破功能，改善去污/清洗效果。

以上對本發明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領域技術的人士能夠了解本發明的內容并加以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍，且本發明不限于上述的實施例，凡根據本發明的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。