[发明专利]一种耦合激光破岩的试验方法及试验装置

权利要求书

1.一种耦合激光破岩的试验方法，其特征在于：其试验方法包括以下步骤：

1)启动上钻柱(5)中的光束整形装置(3)发出矩形激光光斑，经过上钻柱(5)中的调节支架(4)调节矩形激光光斑的角度和方向，通过光路通道(13)垂直照射在固定在实验台架底部的待切削岩石上，产生高热作用；

2)启动实验台架上的电机，通过减速箱带动上钻柱(5)和下钻柱(12)做旋转运动，将扭矩传递到钻头(15)上，同时实验台架通过液压作用下移，使钻头(15)以旋转压入方式切削岩石；

3)启动空压机产生高压气流，气流从通气套(9)的进气口进入，经过气路通道(14)，吹散切削岩石产生的碎屑和粉尘。

2.一种用于权利要求1所述的耦合激光破岩的实验装置，其部件具体有：花键连接(1)、套筒(2)、光束整形装置(3)、调节支架(4)、上钻柱(5)、上盖板(6)、滚珠轴承(7)、心筒(8)、通气套(9)、下盖板(10)、六角螺钉(11)、下钻柱(12)、光路通道(13)、气路通道(14)、钻头(15)；其特征在于：其结构包括如下特征：

1)上钻柱(5)上部与实验台架的动力机构采用花键连接(1)；下钻柱(12)与钻头(15)采用锥形丝扣连接；上钻柱(5)内设有光束整形装置(3)、套筒(2)和调节支架(4)，环向拨动调节支架(4)调节矩形激光光斑的角度；通气套(9)固定在试验台架上，右侧有圆形进气口，与心筒(8)侧面圆孔位置相对应；上钻柱(5)和钻头(15)的内部空间构成光路通道(13)；通气套(9)、心筒(8)、下钻柱(12)侧壁方孔、下钻柱(12)与上钻柱(5)之间的缝隙、钻头(15)的内部空间构成气路通道(14)；

2)上钻柱(5)为阶梯型中空圆柱体，上端侧壁开有1个扇形通孔；下钻柱(12)为中空圆柱，外壁有微小凸台，其内径大于上钻柱(5)下部外径，其间的缝隙为气路通道(14)的一部分；上钻柱(5)与下钻柱(12)采用焊接方式连接；下钻柱(12)顶部侧壁开有4个方形通孔，其底部中心为V形截面；

3)光束整形装置(3)为圆柱状，外表面均匀分布有4个棱状凸台；套筒(2)为空心圆柱状，内表面有4个均匀的棱状凹槽，外表面有1个非通孔方形凹槽；安装时光束整形装置(3)嵌入套筒(2)中，凸台与凹槽匹配；调节支架(4)为L角方形金属，长端长度与套筒(2)外表面凹槽相匹配，并嵌入套筒(2)外表面凹槽中，短端长度大于上钻柱(5)上部壁厚，安装于上钻柱(5)侧壁的扇形通孔中；套筒(2)底部与上钻柱(5)内部的台阶相接触；装置工作时，通过环向拨动调节支架(4)来改变光束整形装置(3)发出的矩形激光光斑的角度；

4)滚珠轴承(7)分别安装于上钻柱(5)的台阶和下钻柱(12)的凸台上，采用过盈配合；心筒(8)位于上下两个滚珠轴承(7)之间，侧壁顶在滚珠轴承(7)的外圈上；通气套(9)套在心筒(8)外，内壁与滚珠轴承(7)的外圈接触，上下分别由上盖板(6)和下盖板(10)覆盖，并通过六角螺钉(11)连接，背面焊接固定在试验台架上；在装置工作时，通气套(9)、心筒(8)、上盖板(6)、下盖板(10)跟随试验台架做上下运动。

3.根据权利要求3所述的耦合激光破岩的实验装置，其特征在于：光路通道(13)与气路通道(14)在装置中位置分离。