[發(fā)明專利]一種水下激光切割裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610179839.5
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105598592B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫桂芳;張永康;盧軼;李倩;郇學東;王占棟
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/122
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種水下激光切割裝置，其特征在于，該裝置包括切割頭(100)、設(shè)置在該切割頭(100)外表面的氣體匣(20)、設(shè)置在氣體匣(20)上方的小功率激光器(22)、設(shè)置在氣體匣(20)下方的送絲裝置(14)、設(shè)置在送絲裝置(14)與切割頭外表面之間的緩氣腔(12)；

所述切割頭(100)包括端蓋(1)、凸透鏡(2)、光纖(3)、透鏡架(4)、橡膠墊圈(5)、若干過渡部件(6)、凹透鏡(7)、防爆透鏡(8)、排水罩(9)、割嘴(10)、橡膠圈(11)、氣體匣基座(16)、彈簧夾緊裝置(17)、鎖緊裝置(25)、第一滑軌(38)、橫向握柄(26)、輔助把手(30)；

端蓋(1)兩個端部分別與過渡部件(6)連接，端蓋(1)與過渡部件(6)構(gòu)成一框架；在相對設(shè)置的兩個過渡部件(6)之間安裝兩個透鏡架(4)，凸透鏡(2)和凹透鏡(7)從上到下依次設(shè)置在透鏡架(4)上；所述防爆透鏡(8)通過過渡部件(6)及排水罩(9)固定在切割頭(100)內(nèi)部；排水罩(9)的內(nèi)部設(shè)有割嘴(10)用于阻擋熔融雜質(zhì)進入割嘴(10)與防爆透鏡(8)之間；

排水罩(9)的下部設(shè)有橡膠圈(11)，用于與切割部件間形成接觸，方便在切割部件表面形成排水區(qū)；切割頭(100)的側(cè)面還設(shè)有第一滑軌(38)、氣體匣基座(16)和彈簧夾緊裝置(17)，所述氣體匣基座(16)的外部設(shè)有彈簧夾緊裝置(17)，與氣體匣(20)表面的凹槽(41)配合，用于卡緊氣體匣(20)；氣體匣基座(16)配合第一滑軌(38)將氣體匣(20)固定在切割頭(100)的側(cè)面；鎖緊裝置(25)用于固定小功率激光器(22)；氣體匣(20)下方設(shè)有送絲裝置(14)用于將氣體匣(20)中的產(chǎn)氣絲(32)輸送至小功率激光器(22)下方；排水罩(9)的側(cè)面安裝有緩氣腔，緩氣腔(12)通過輸氣管(29)與送絲裝置(14)相連；切割頭(100)的側(cè)面還設(shè)有橫向握柄(26)和輔助把手(30)，方便海底人員操作；

所述送絲裝置(14)包括電機(13)、主動輪(36)、從動輪(45)、送絲座(33)、滾輪(34)、送絲管(37)、透鏡(27)、外螺紋(44)組成；

送絲管(37)用于將產(chǎn)氣絲(32)從氣體匣(20)導(dǎo)入至主動輪(36)與從動輪(45)，電機(13)帶動主動輪(36)，產(chǎn)氣絲(32)通過主動輪(36)和從動輪(45)之間的摩擦力向前運輸，送絲座(33)的作用在于保持產(chǎn)氣絲(32)的水平位置防止其因重力彎；送絲座(33)上設(shè)有滾輪(34)用于固定產(chǎn)氣絲(32)的運動方向；產(chǎn)氣絲(32)不斷向前運動，直至透鏡(27)下方，小功率激光器(22)發(fā)射出的激光(102)通過透鏡(27)作用于產(chǎn)氣絲(32)使其受熱分解產(chǎn)生大量氣體，用于排出海水；送絲裝置(14)的外螺紋(44)用于與緩氣腔(12)的送氣管(29)相連，方便氣體導(dǎo)入排水罩(9)；電機(13)外部設(shè)有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(35)，通過不同的施工深度調(diào)節(jié)主動輪(36)的轉(zhuǎn)速從而控制產(chǎn)氣絲(32)的輸送速度，進而增大或減小產(chǎn)氣量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下激光切割裝置，其特征在于，所述氣體匣(20)包括送絲器(21)、轉(zhuǎn)軸(39)、第二滑軌(24)、錐形突起(42)；

氣體匣(20)內(nèi)部設(shè)有轉(zhuǎn)軸(39)，產(chǎn)氣絲(32)纏繞在兩根轉(zhuǎn)軸(39)上，產(chǎn)氣絲(32)的一頭穿過送絲器(21)，經(jīng)由錐形突起(42)送往送絲裝置；氣體匣(20)的外側(cè)設(shè)有第二滑軌(24)，用于將氣體匣(20)固定在切割頭(100)上；所述送絲器(21)由V形開關(guān)(40)和托架(43)組成，安裝在氣體匣(20)內(nèi)部；送絲器(21)在氣體匣(20)表面滑動，將送絲器(21)推至氣體匣(20)上方，通過按壓V形開關(guān)(40)并向下拉動送絲器(21)，將產(chǎn)氣絲(32)向下拉動，使產(chǎn)氣絲(32)從錐形突起(42)伸出，經(jīng)送絲管(37)送至送絲裝置(14)中的主動輪(36)處。

3.一種采用權(quán)利要求1所述的水下激光切割裝置的切割方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

利用受熱易分解為氣體的材料制成產(chǎn)氣絲，產(chǎn)氣絲安裝在氣體匣內(nèi)，氣體匣安裝在切割頭的一側(cè)；在海底通過小功率激光器加熱產(chǎn)氣絲使其迅速分解產(chǎn)生大量氣體，氣體導(dǎo)入排水罩后向外噴出，形成具有空間的氣體環(huán)境，此時打開激光器進行切割。