一種水下激光切割裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域，特指一種適用于水下激光切割的方法和裝置，主要適用于海底廢舊平臺拆卸切割。
【背景技術(shù)】
[0002]水下結(jié)構(gòu)切割技術(shù)主要有氧氣電弧切割、熱噴槍切割、鉆石鋸切割、鉆粒纜割刀切害J、聚能爆破切割、磨料射流切割等等。水下切割技術(shù)大體上可分為熱切割和冷切割兩大類，氧化切割、熔化切割和熔化一氧化碳切割等屬于熱切割，水下熱切割具有切割速度快、效率高、設(shè)備簡單、成本低等優(yōu)點，但是存在如下缺點:(I)工件熱影響大、甚至發(fā)生嚴重變形，切口質(zhì)量差；(2)安全性差，容易引發(fā)爆炸事故；(3)對海洋生態(tài)環(huán)境的危害較大等。從保護環(huán)境及人身安全的角度考慮，目前的切割作業(yè)趨勢傾向于非爆破式切割方法。目前國際上流行的非爆破切割方法有機械切割，鉆粒纜切割，鉆石鋸切割等。
[0003]深海水下激光切割與傳統(tǒng)的水下切割技術(shù)相比，其具有如下優(yōu)點:(I)切割效率高、切割質(zhì)量好；(2)非接觸切割，沒有機械切削力；(3)適應(yīng)能力強，無材料要求；(4)安全、環(huán)保、節(jié)能；(5)穩(wěn)定性高、維護成本低。目前的水下切割技術(shù)主要采用干式切割法，通過將大量空氣輸送至海底，在切割區(qū)域形成一定的氣體空間后再使用激光進行切割，該方法的管路復(fù)雜，且需要水上供氣設(shè)備，占用了寶貴的水上作業(yè)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的在于提供一種水下激光切割的方法與裝置，該方法無需傳統(tǒng)干式切割法采用的氣栗排水裝置，為海上裝置節(jié)省了空間。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種水下激光切割裝置，該裝置包括切割頭、設(shè)置在該切割頭外表面的氣體匣、設(shè)置在氣體匣上方的小功率激光器、設(shè)置在氣體匣下方的送絲裝置、設(shè)置在送絲裝置與切割頭外表面之間的緩氣腔；
[0006]所述切割頭包括端蓋、凸透鏡、光纖、透鏡架、橡膠墊圈、若干過渡部件、凹透鏡、防爆透鏡、排水罩、割嘴、橡膠圈、氣體匣基座、彈簧夾緊裝置、鎖緊裝置、滑軌、橫向握柄、輔助把手；
[0007]端蓋兩個端部分別與過渡部件連接，端蓋與過渡部件構(gòu)成一框架;在相對設(shè)置的兩個過渡部件之間安裝兩個透鏡架，凸透鏡和凹透鏡從上到下依次設(shè)置在透鏡架上;所述防爆透鏡通過過渡部件及排水罩固定在切割頭內(nèi)部;排水罩的內(nèi)部設(shè)有割嘴用于阻擋熔融雜質(zhì)進入割嘴與防爆透鏡之間；
[0008]排水罩的下部設(shè)有橡膠圈，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)；切割頭的側(cè)面還設(shè)有滑軌、氣體匣基座和夾緊裝置，所述氣體匣基座的外部設(shè)有彈簧夾緊裝置，與氣體匣表面的凹槽配合，用于卡緊氣體匣；氣體匣基座配合滑軌將氣體匣固定在切割頭的側(cè)面;夾緊裝置用于固定小功率激光器;氣體匣下方設(shè)有送絲裝置用于將氣體匣中的產(chǎn)氣絲輸送至小功率激光器下方;排水罩的側(cè)面安裝有緩氣腔，緩氣腔通過輸氣管與送絲裝置相連;切割頭的側(cè)面還設(shè)有橫向握柄和輔助把手，方面海底人員操作。
[0009]優(yōu)選的，所述送絲裝置14包括電機、主動輪、從動輪、送絲座、滾輪、送絲管、透鏡、外螺紋組成；
[0010]送絲管用于將產(chǎn)氣絲從氣體匣導(dǎo)入至主動輪與從動輪，電機帶動主動輪，產(chǎn)氣絲通過主動輪和從動輪之間的摩擦力向前運輸，送絲座的作用在于保持產(chǎn)氣絲的水平位置防止其因重力彎;送絲座上設(shè)有滾輪用于固定產(chǎn)氣絲的運動方向；產(chǎn)氣絲不斷向前運動，直至透鏡下方，小功率激光器發(fā)射出的激光通過透鏡作用于產(chǎn)氣絲使其受熱分解產(chǎn)生大量氣體，用于排出海水;送絲裝置的外螺紋用于與緩氣腔的送氣管相連，方便氣體導(dǎo)入排水罩；電機外部設(shè)有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕，通過不同的施工深度調(diào)節(jié)主動輪的轉(zhuǎn)速從而控制產(chǎn)氣絲的輸送速度，進而增大或減小產(chǎn)氣量。
[0011]優(yōu)選的，所述氣體匣包括送絲器、轉(zhuǎn)軸、滑軌、錐形突起；
[0012]氣體匣內(nèi)部設(shè)有轉(zhuǎn)軸，產(chǎn)氣絲纏繞在兩根轉(zhuǎn)軸上，產(chǎn)氣絲的一頭穿過送絲器，經(jīng)由錐形突起送往送絲裝置;氣體匣的外側(cè)設(shè)有滑軌，用于將氣體匣固定在切割頭上;所述送絲器由V形開關(guān)和托架組成，安裝在氣體匣內(nèi)部;送絲器在氣體匣表面滑動，將送絲器推至氣體匣上方，通過按壓V形開關(guān)并向下拉動送絲器，將產(chǎn)氣絲向下拉動，使產(chǎn)氣絲從錐形突起伸出，經(jīng)送絲管送至送絲裝置中的主動輪處。
[0013]本發(fā)明還提供了一種水下激光切割的方法，該方法包括如下步驟:
[0014]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。
[0015]有益效果:
[0016]1、本發(fā)明省去了水上供氣設(shè)備及復(fù)雜的管路設(shè)計，節(jié)省了水上工作空間；
[0017]2、減少了氣路，使得水下線纜簡化，方便潛水員的切割操作，提高作業(yè)效率；
[0018]3、產(chǎn)生的保護氣體無毒無害，不對海洋環(huán)境造成污染，符合綠色環(huán)保理念；
[0019]4、可拆卸式氣體匣設(shè)計，方便了氣體匣的更換，使得水下切割作業(yè)能夠長時間進行。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明裝置的主視圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明裝置的側(cè)視圖；
[0022]圖3是送絲裝置俯視圖；
[0023]圖4是氣體匣側(cè)視圖；
[0024]圖5是送絲器剖視圖；
[0025]圖6是滑軌配合示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0027]本發(fā)明所述水下激光切割裝置，包括切割頭100、氣體匣20、小功率激光器22、送絲裝置14、緩氣腔12。其特征在于，所述切割頭100由端蓋1、凸透鏡2、光纖3、透鏡架4、橡膠墊圈5、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、滑軌38、橫向握柄26、輔助把手30組成。切割頭100—般由端蓋I和多個過渡部件6組成，端蓋I與過渡部件6之間通過螺紋連接，過渡部件6之間通過螺紋連接。在端蓋I與過渡部件6、過渡部件6與過渡部件6之間可安裝透鏡架4，透鏡架4與相鄰的端蓋1、過渡部件6之間通過橡膠墊圈5密封，防止海水進入。設(shè)置好凸透鏡2及凹透鏡7后，安裝防爆透鏡8，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用于阻擋熔融金屬等雜質(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一定程度的接觸，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)有滑軌38、氣體匣基座16和夾緊裝置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配合滑軌38可將氣體匣20固定在切割頭100的側(cè)面。夾緊裝置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，方面海底人員操作。
[0028]所述送絲裝置14由電機13、主動輪36、從動輪45、送絲座32、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32的作用在于保持產(chǎn)氣絲32的水平位置防止其因重力彎曲。送絲座32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