一种水下激光切割装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下激光切割装置，该装置包括切割头(100)、设置在该切割头(100)外表面的气体匣(20)、设置在气体匣(20)上方的小功率激光器(22)、设置在气体匣(20)下方的送丝装置(14)、设置在送丝装置(14)与切割头外表面之间的缓气腔(12)；所述切割头(100)包括端盖(1)、凸透镜(2)、光纤(3)、透镜架(4)、橡胶垫圈(5)、若干过渡部件(6)、凹透镜(7)、防爆透镜(8)、排水罩(9)、割嘴(10)、橡胶圈(11)、气体匣基座(16)、弹簧夹紧装置(17)、锁紧装置(25)、滑轨(38)、横向握柄(26)、辅助把手(30)。本发明专利技术节省了水上工作空间，提供了效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光加工领域，特指一种适用于水下激光切割的方法和装置，主要适用于海底废旧平台拆卸切割。
技术介绍
水下结构切割技术主要有氧气电弧切割、热喷枪切割、钻石锯切割、钻粒缆割刀切割、聚能爆破切割、磨料射流切割等等。水下切割技术大体上可分为热切割和冷切割两大类，氧化切割、熔化切割和熔化一氧化碳切割等属于热切割，水下热切割具有切割速度快、效率高、设备简单、成本低等优点，但是存在如下缺点：(1)工件热影响大、甚至发生严重变形，切口质量差；(2)安全性差，容易引发爆炸事故；(3)对海洋生态环境的危害较大等。从保护环境及人身安全的角度考虑，目前的切割作业趋势倾向于非爆破式切割方法。目前国际上流行的非爆破切割方法有机械切割，钻粒缆切割，钻石锯切割等。深海水下激光切割与传统的水下切割技术相比，其具有如下优点：(1)切割效率高、切割质量好；(2)非接触切割，没有机械切削力；(3)适应能力强，无材料要求；(4)安全、环保、节能；(5)稳定性高、维护成本低。目前的水下切割技术主要采用干式切割法，通过将大量空气输送至海底，在切割区域形成一定的气体空间后再使用激光进行切割，该方法的管路复杂，且需要水上供气设备，占用了宝贵的水上作业空间。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供一种水下激光切割的方法与装置，该方法无需传统干式切割法采用的气泵排水装置，为海上装置节省了空间。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供一种水下激光切割装置，该装置包括切割头、设置在该切割头外表面的气体匣、设置在气体匣上方的小功率激光器、设置在气体匣下方的送丝装置、设置在送丝装置与切割头外表面之间的缓气腔；所述切割头包括端盖、凸透镜、光纤、透镜架、橡胶垫圈、若干过渡部件、凹透镜、防爆透镜、排水罩、割嘴、橡胶圈、气体匣基座、弹簧夹紧装置、锁紧装置、滑轨、横向握柄、辅助把手；端盖两个端部分别与过渡部件连接，端盖与过渡部件构成一框架；在相对设置的两个过渡部件之间安装两个透镜架，凸透镜和凹透镜从上到下依次设置在透镜架上；所述防爆透镜通过过渡部件及排水罩固定在切割头内部；排水罩的内部设有割嘴用于阻挡熔融杂质进入割嘴与防爆透镜之间；排水罩的下部设有橡胶圈，用于与切割部件间形成接触，方便在切割部件表面形成排水区；切割头的侧面还设有滑轨、气体匣基座和夹紧装置，所述气体匣基座的外部设有弹簧夹紧装置，与气体匣表面的凹槽配合，用于卡紧气体匣；气体匣基座配合滑轨将气体匣固定在切割头的侧面；夹紧装置用于固定小功率激光器；气体匣下方设有送丝装置用于将气体匣中的产气丝输送至小功率激光器下方；排水罩的侧面安装有缓气腔，缓气腔通过输气管与送丝装置相连；切割头的侧面还设有横向握柄和辅助把手，方面海底人员操作。优选的，所述送丝装置14包括电机、主动轮、从动轮、送丝座、滚轮、送丝管、透镜、外螺纹组成；送丝管用于将产气丝从气体匣导入至主动轮与从动轮，电机带动主动轮，产气丝通过主动轮和从动轮之间的摩擦力向前运输，送丝座的作用在于保持产气丝的水平位置防止其因重力弯；送丝座上设有滚轮用于固定产气丝的运动方向；产气丝不断向前运动，直至透镜下方，小功率激光器发射出的激光通过透镜作用于产气丝使其受热分解产生大量气体，用于排出海水；送丝装置的外螺纹用于与缓气腔的送气管相连，方便气体导入排水罩；电机外部设有转速调节旋钮，通过不同的施工深度调节主动轮的转速从而控制产气丝的输送速度，进而增大或减小产气量。优选的，所述气体匣包括送丝器、转轴、滑轨、锥形突起；气体匣内部设有转轴，产气丝缠绕在两根转轴上，产气丝的一头穿过送丝器，经由锥形突起送往送丝装置；气体匣的外侧设有滑轨，用于将气体匣固定在切割头上；所述送丝器由V形开关和托架组成，安装在气体匣内部；送丝器在气体匣表面滑动，将送丝器推至气体匣上方，通过按压V形开关并向下拉动送丝器，将产气丝向下拉动，使产气丝从锥形突起伸出，经送丝管送至送丝装置中的主动轮处。本专利技术还提供了一种水下激光切割的方法，该方法包括如下步骤：利用受热易分解为气体的材料制成产气丝，产气丝安装在气体匣内，气体匣安装在切割头的一侧；在海底通过小功率激光器加热产气丝使其迅速分解产生大量气体，气体导入排水罩后向外喷出，形成具有空间的气体环境，此时打开激光器进行切割。有益效果：1、本专利技术省去了水上供气设备及复杂的管路设计，节省了水上工作空间；2、减少了气路，使得水下线缆简化，方便潜水员的切割操作，提高作业效率；3、产生的保护气体无毒无害，不对海洋环境造成污染，符合绿色环保理念；4、可拆卸式气体匣设计，方便了气体匣的更换，使得水下切割作业能够长时间进行。附图说明图1是本专利技术装置的主视图；图2是本专利技术装置的侧视图；图3是送丝装置俯视图；图4是气体匣侧视图；图5是送丝器剖视图；图6是滑轨配合示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术所述水下激光切割装置，包括切割头100、气体匣20、小功率激光器22、送丝装置14、缓气腔12。其特征在于，所述切割头100由端盖1、凸透镜2、光纤3、透镜架4、橡胶垫圈5、过渡部件6、凹透镜7、防爆透镜8、排水罩9、割嘴10、橡胶圈11、气体匣基座16、弹簧夹紧装置17、锁紧装置25、滑轨38、横向握柄26、辅助把手30组成。切割头100一般由端盖1和多个过渡部件6组成，端盖1与过渡部件6之间通过螺纹连接，过渡部件6之间通过螺纹连接。在端盖1与过渡部件6、过渡部件6与过渡部件6之间可安装透镜架4，透镜架4与相邻的端盖1、过渡部件6之间通过橡胶垫圈5密封，防止海水进入。设置好凸透镜2及凹透镜7后，安装防爆透镜8，所述防爆透镜8通过过渡部件6及排水罩9固定在切割头100内部。排水罩9的内部设有割嘴10用于阻挡熔融金属等杂质进入割嘴10与防爆透镜8之间。排水罩9的下部设有橡胶圈11，用于与切割部件间形成一定程度的接触，方便在切割部件表面形成排水区。切割头100的侧面还设有滑轨38、气体匣基座16和夹紧装置17，所述气体匣基座16的外部设有弹簧夹紧装置17，与气体匣20表面的凹槽41配合，用于卡紧气体匣20。气体匣基座16配合滑轨38可将气体匣20固定在切割头100的侧面。夹紧装置25用于固定小功率激光器22。气体匣20下方设有送丝装置14用于将气体匣20中的产气丝32输送至小功率激光器22下方。排水罩9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下激光切割装置，其特征在于，该装置包括切割头(100)、设置在该切割头(100)外表面的气体匣(20)、设置在气体匣(20)上方的小功率激光器(22)、设置在气体匣(20)下方的送丝装置(14)、设置在送丝装置(14)与切割头外表面之间的缓气腔(12)；所述切割头(100)包括端盖(1)、凸透镜(2)、光纤(3)、透镜架(4)、橡胶垫圈(5)、若干过渡部件(6)、凹透镜(7)、防爆透镜(8)、排水罩(9)、割嘴(10)、橡胶圈(11)、气体匣基座(16)、弹簧夹紧装置(17)、锁紧装置(25)、滑轨(38)、横向握柄(26)、辅助把手(30)；端盖(1)两个端部分别与过渡部件(6)连接，端盖(1)与过渡部件(6)构成一框架；在相对设置的两个过渡部件(6)之间安装两个透镜架(4)，凸透镜(2)和凹透镜(7)从上到下依次设置在透镜架(4)上；所述防爆透镜(8)通过过渡部件(6)及排水罩(9)固定在切割头(100)内部；排水罩(9)的内部设有割嘴(10)用于阻挡熔融杂质进入割嘴(10)与防爆透镜(8)之间；排水罩(9)的下部设有橡胶圈(11)，用于与切割部件间形成接触，方便在切割部件表面形成排水区；切割头(100)的侧面还设有滑轨(38)、气体匣基座(16)和夹紧装置(17)，所述气体匣基座(16)的外部设有弹簧夹紧装置(17)，与气体匣(20)表面的凹槽(41)配合，用于卡紧气体匣(20)；气体匣基座(16)配合滑轨(38)将气体匣(20)固定在切割头(100)的侧面；夹紧装置(25)用于固定小功率激光器(22)；气体匣(20)下方设有送丝装置(14)用于将气体匣(20)中的产气丝(32)输送至小功率激光器(22)下方；排水罩(9)的侧面安装有缓气腔，缓气腔(12)通过输气管(29)与送丝装置(14)相连；切割头(100)的侧面还设有横向握柄(26)和辅助把手(30)，方面海底人员操作。...

【技术特征摘要】
1.一种水下激光切割装置，其特征在于，该装置包括切割头(100)、设置
在该切割头(100)外表面的气体匣(20)、设置在气体匣(20)上方的小功率
激光器(22)、设置在气体匣(20)下方的送丝装置(14)、设置在送丝装置(14)
与切割头外表面之间的缓气腔(12)；
所述切割头(100)包括端盖(1)、凸透镜(2)、光纤(3)、透镜架(4)、
橡胶垫圈(5)、若干过渡部件(6)、凹透镜(7)、防爆透镜(8)、排水罩(9)、
割嘴(10)、橡胶圈(11)、气体匣基座(16)、弹簧夹紧装置(17)、锁紧装
置(25)、滑轨(38)、横向握柄(26)、辅助把手(30)；
端盖(1)两个端部分别与过渡部件(6)连接，端盖(1)与过渡部件(6)
构成一框架；在相对设置的两个过渡部件(6)之间安装两个透镜架(4)，凸透
镜(2)和凹透镜(7)从上到下依次设置在透镜架(4)上；所述防爆透镜(8)
通过过渡部件(6)及排水罩(9)固定在切割头(100)内部；排水罩(9)的内
部设有割嘴(10)用于阻挡熔融杂质进入割嘴(10)与防爆透镜(8)之间；
排水罩(9)的下部设有橡胶圈(11)，用于与切割部件间形成接触，方便
在切割部件表面形成排水区；切割头(100)的侧面还设有滑轨(38)、气体匣
基座(16)和夹紧装置(17)，所述气体匣基座(16)的外部设有弹簧夹紧装置
(17)，与气体匣(20)表面的凹槽(41)配合，用于卡紧气体匣(20)；气体
匣基座(16)配合滑轨(38)将气体匣(20)固定在切割头(100)的侧面；夹
紧装置(25)用于固定小功率激光器(22)；气体匣(20)下方设有送丝装置(14)
用于将气体匣(20)中的产气丝(32)输送至小功率激光器(22)下方；排水罩
(9)的侧面安装有缓气腔，缓气腔(12)通过输气管(29)与送丝装置(14)
相连；切割头(100)的侧面还设有横向握柄(26)和辅助把手(30)，方面海
底人员操作。
2.根据权利要求1所述的水下激光切割装置，其特征在于，所述送丝装置
14包括电机(13)、主动轮(36)、从动轮(45)、送丝座(32)、滚轮(34)、
送丝管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙桂芳，张永康，卢轶，李倩，郇学东，王占栋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32