[发明专利]一种用于低温环境下的冰芯旋转激光切割装置

说明书

一种用于低温环境下的冰芯旋转激光切割装置，属于极地工程装备领域，包括控温保温箱、辅助支架、激光器支架、激光器、反射镜、导光臂、激光切割头及切割平台，控温保温箱内部设有温度传感器和加热器；激光器设置在控温保温箱内部，激光器通过激光器支架安装在辅助支架上；反射镜用于将激光器射出的激光反射至导光臂中；导光臂用于将反射镜反射的激光导入激光切割头中；激光切割头安装在导光臂上；切割平台安装在控温保温箱上，切割平台用于承载冰芯并驱动其绕自身轴线旋转；本发明提出了一种利用激光对圆柱状冰芯进行快速、无振动、低损耗的旋转激光切割装置，可满足极地及山地冰川低温环境下使用，有利于冰芯现场原位切割处理。

技术领域

本发明属于极地工程装备领域，具体涉及一种用于低温环境下的冰芯旋转激光切割装置。

背景技术

极地冰芯是获取地球古气候信息的重要载体。随着常年降雪，大气中的物质随降雪积累在极地冰盖和冰川中，分析冰芯中的气体、尘埃等物质可以反演地球古气候变化，进而预测地球未来气候变化趋势，为人类了解地球系统提供佐证。冰芯是通过向冰盖或冰川进行钻探所获取的圆柱状冰样品，钻取冰芯后要对冰芯进行切割以及分析处理。传统机械式切割方法存在冰芯切口过大现象，导致冰芯中气候信息丢失；另外极地冰盖和冰川深部由于存在冰层压力，导致冰芯自身存在内应力，传统切割方式极易使冰芯受机械扰动而产生破碎，给冰芯分析带来极大不便。

发明内容

针对传统冰芯切割方式为机械式切割，多为电动或手动锯片，由电机或人力驱动切割，产生较大扰动，容易对从深层冰层钻取出的存在较大内应力的冰芯造成破坏；另外锯片厚度较大，使冰芯样品切口较大，造成冰芯及内部成分的损失等技术问题，本发明提出了一种可在低温环境中利用激光对圆柱状冰芯进行快速、无振动、低损耗的旋转激光切割装置，可满足极地及山地冰川低温环境下使用，有利于冰芯现场原位切割处理。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种用于低温环境下的冰芯旋转激光切割装置，其特征在于，包括：控温保温箱、辅助支架、激光器支架、激光器、反射镜、导光臂、激光切割头及切割平台，所述控温保温箱内部设有温度传感器和加热器；所述激光器设置在控温保温箱内部，激光器通过激光器支架安装在辅助支架上；所述反射镜安装在辅助支架上，并且反射镜位于激光器的激光出射光路上，反射镜用于将激光器射出的激光反射至导光臂中；所述导光臂的入光口位于反射镜的反射光路上，导光臂的出光口正对激光切割头的入光口，导光臂用于将反射镜反射的激光导入激光切割头中；所述激光切割头安装在导光臂上；所述切割平台包括主动滚轴、从动滚轴、滚轴轴承座、电机、齿形带轮、齿轮带、滑块、导轨、转盘轴承、切割平台槽板及槽板融水导流槽，切割平台槽板安装在控温保温箱上；电机安装在切割平台槽板底部；齿形带轮设置在电机的输出轴上；齿轮带与齿形带轮啮合连接，同时齿轮带与设置在主动滚轴上的传动齿轮啮合连接；从动滚轴和主动滚轴平行并列布置，且从动滚轴和主动滚轴的端部分别通过对应的滚轴轴承与滚轴轴承座配合，从动滚轴和主动滚轴上放置冰芯，从动滚轴、主动滚轴及冰芯平行布置；滚轴轴承座固定连接在切割平台槽板上；导轨固定在控温保温箱上；滑块设置在导轨上，滑块能够沿导轨长度方向移动，并锁紧在不同位置，数量为两个，每个滑块上均安装有一个用于夹持冰芯的转盘轴承，转盘轴承包括转盘轴承定圈和转盘轴承动圈，转盘轴承定圈固定在滑块上，转盘轴承动圈贴在冰芯端面上，对冰芯限位，并随冰芯同步转动；槽板融水导流槽设置在切割平台槽板上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导光臂中具有四个呈阵列排布的激光反光镜片，每个激光反光镜片将自身接收的激光反射90°。

作为本发明的一种优选技术方案，所述两个滑块均与导轨滑动配合，且两个滑块上均设置有用于穿设定位螺栓的定位孔。

进一步，上述用于低温环境下的冰芯旋转激光切割装置，其特征在于：还包括冷却液循环泵、冷却液进水管和冷却液回水管，冷却液进水管的一端与冷却液循环泵连接，另一端与激光器连接；冷却液回水管的一端与冷却液循环泵连接，另一端与激光器连接；冷却液循环泵、冷却液进水管和冷却液回水管构成冷却循环系统，用于对激光器内部进行冷却。