Индуктивно-оптическое устройство для контроля геометрических параметров элементов трубопровода

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение точности и расширение функциональных возможностей индуктивно-оптического устройства для контроля геометрических параметров элементов трубопровода большого диаметра за счет того, что оно позволяет осуществлять не только контроль поперечных сечений элементов этого трубопровода в плоскостях, строго перпендикулярных продольной оси этих элементов, но также и контроль неперпендикулярности их торцов. Это устройство содержит четыре пары индуктивных датчиков зазора, устанавливаемых попарно симмерично у торцов контролируемого элемента 1 трубопровода в двух его сечениях. Два датчика в каждом сечении расположены на фиксированных расстояниях от стенки контролируемого трубопровода, а два других, установленных на концах телескопических щупов 5, могут располагаться на различных расстояниях от стенки, которые отсчитываются по линейным шкалам 6 и позволяют определить форму сечения и положение его центра. С помощью оптических средств - зрительной трубы 17 и марки 18, устанавливаемых взаимозаменяемо на продольной оси элемента трубопровода, находят положение плоскостей , перпендикулярных этой оси, в которых и определяют форму поперечного сечения. По величине расстояния вдоль образующей контролируемого элемента от этих плоскостей до торцов этого элемента определяют степень неперпендикулярности этих торцов с помощью блоков записей, выполненных в виде самоустанавливающегося цилиндра и обкатного ролика, закрепленного на конце телескопического щупа.3 ил. Ј VJ О ю ( ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 В 7/28

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

О

M () К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4739457/28 (22) 14.08.89 (46) 30.12.91. Бюл. М 48 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) T.Ã. Шевченко (53) 621.317.319:531.81(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1280306, кл. G 01 В 7/12, 1986.

Кузьо И.В„Шевченко Т.Г. Расчет и контроль установки агрегатов непрерывного производства. Львов, Высшая школа, 1987, с. 147 — 154. (54) ИНДУКТИВНО-ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ТРУБОПРОВОДА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повышение точности и расширение функциональных возможностей индуктивно-оптического устройства для контроля геометрических параметров элементов трубопровода большого диаметра за счет того, что оно позволяет осуществлять не только контроль поперечных сечений элементов этого трубопровода в плоскостях, строго перпендикулярных продольной оси этих элементов, но также и кон„„SU ÄÄ 1702169 А1 троль неперпендикулярности их торцов.

Это устройство содержит четыре пары индуктивных датчиков зазора, устанавливаемых попарно симмерично у торцов контролируемого элемента 1 трубопровода в двух его сечениях. Два датчика в каждом сечении расположены на фиксированных расстояниях от стенки контролируемого трубопровода, а два других, установленных на концах телескопических щупов 5, могут располагаться на различных расстояниях от стенки, которые отсчитываются по линейным шкалам 6 и позволяют определить форму сечения и положение его центра. С помощью оптических средств — зрительной трубы 17 и марки 18, устанавливаемых взаимозаменяемо на продольной оси элемента трубопровода, находят положение плоскостей, перпендикулярных этой оси, в которых и определяют форму поперечного сечения.

По величине расстояния вдоль образующей контролируемого элемента от этих плоскостей до торцов этого элемента определяют степень неперпендикулярности этих торцов с помощью блоков записей, выполненных в виде самоустанавливающегося цилиндра и обкатного ролика, закрепленного на конце телескопического щупа. 3 ил.

1702169

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля геометрических параметров элементов трубопровода большого диаметра, в частности формы поперечных сечений элементов трубопровода у торцов и отклонений от перпендикулярности каждого из торцов относительно продольной оси трубопровода.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей индуктивно-оптического устройства для контроля геометрических парамеров элемента трубопровода большого диаметра за счет того, что контроль формы поперечных сечений этого элемента осуществляется в плоскостях строго перпендикулярных продольной оси этого элемента, а по расстояниям вдоль образующих от этих плоскостей до торцов элемента трубопровода обеспечивается также и контроль неперпендикулярности этих торцов, На фиг. 1 показано схематично размещение элементов конструкции устройства на контролируемом элементе трубопровода; на фиг. 2 — сечение А — А на фи . 1 с повернутым на 90 измерительным щупом; на фиг. 3 — механизм записи формы поверхности торца элемента трубопровода.

Индуктивно-оптическое устройство для контроля геометрических параметров элемента 1 трубопровода большого диаметра содержит две опорные стойки 2. Нижним концом каждая стойка опирается на внутреннюю поверхность элемента трубопровода и тремя распорками 3, опирающимися в диаметрально противоположных точках, закрепляются в измеряемом иэделии. Стойки и распорные элементы выполнены регулируемой длины. Центральная часть каждой стойки имеет встроенную цилиндрическую втулку 4, в которой установлен двусторонний поворотный телескопический щуп 5. На плечах щупа имеются линейные шкалы 6, предназначенные для отсчета удлинения плеч щупа. На стойке, в месте установки щупа, размещена круговая шкала 7, предназначенная для отсчета его угла поворота.

Четыре пары индуктивных датчиков зазора расположены следующим образом. Две пары индуктивных датчиков 8 и 9, к каждой из которых подключены первый компаратор

10, закреплены нв противоположных концах обоих телескопических щупов. Вблизи оснований стоек неподвижно закреплены две других пары индуктивных датчиков 11 и

12. К каждому датчику 11 подключен одним входом второй компаратор 13, а к каждому датчику 12 — третий компарвтор 14. Вторые входы компарвторов 13 и 14 подключены к

55 датчикам 9 и 8 соотвегственно. Номинальные величины индуктивностей каждой пары датчиков 8, 9, 11 и 12 выбирают одинаковыми. На одном из концов каждого телескопического щупа закреплен соответствующий блок записи. Каждая из двух шаровых опор, соединяющих телескопический щуп с концом стойки, содержит условно-подвижный относительно стойки элемент 15 и условнонеподвижный относительно стойки элемент

16, На оси элемента 16 шаровой опоры размещается оптическое средство для задания положения опорной прямой, например зрительная труба 17 автоколлимационного теодолита 2Т2А, взаимозаменяемо с маркой 18, имеющей переходник 19. Зрительная труба и марка установлены во втулке 4 так, что визирная ось зрительной трубы и центр л эрки совпадают в осями цилиндрических втулок, Плоскость марки совпадает с плоскостью записи формы сечения и проходит через центр шаровой опоры. Втулка 4 установлена в отверстии шаровой опоры. Блок записи поверхности торца контролируемого элемента трубопровода выполнен в виде самоустанавливающегося вращающегося цилиндра 20. На конце щупа 5 закреплен обкатной ролик 22, предназначенный для обкатывания контролируемого торца элемента трубопровода. Ось 23 ролика выполнена Г-образной и ее конец 24, выходящий на другую сторону конца щупа, подпружинен пружиной 25. На Г-образной оси укреплен записывающий механизм в виде подпружиненного пера 26, постоянно касающегося боковой поверхности самоустанавливающегося цилиндра 21, на котором закреплена бумага для записи.

Устройство работает следующим образом.

Форму поперечных сечений элемента грубопровода 1 определяют у его торцов посредством построения конхоид сечений, например А-А и А -А, которые отображают контур сечения в уменьшенном масш1абе.

Стойку 2 устанавливают в каждом из сечений вблизи контролируемого торца элемента трубопровода и прижимают нижним концом к его внутренней поверхности этого элемента. С помощью трех распорок 3 устройство укрепляют в контролируемом элементе, Щуп 5 устанавливают в горизонтальном положении и длину стойки

2 и распорок 3 регулируют так, чтобы ось вращения щупа 5 располагалась как можно ближе к центру сечения. Так как стенки контролируемого элемента ферромагнитные или электропроводные, величина индуктивности обмоток датчиков 8, 9, 11 и 12 зависит от их расстояния до Ьтенок.

1702169

Датчики 11 и 12 находятся на фиксированном расстоянии от стенки, поэтому их индуктивности постоянны в процессе измерений. Регулируя длину плеч щупа, устанавливают датчики 8 и 9 на таком расстоянии от контролируемой поверхности, чтобы компараторы 10, 13 и 14 показывали равенство величин индуктивностей датчиков 8, 9, 11 и

12, при этом добиваются равенства отсчетов по шкалам 6. Затем располагают щуп вертикально и повторяют описанные операции. Двумя положениями телескопического щупа, отстоящими один от другого на 90, 15 задается система координат для построения конхоид. Ось вращения щупа совпадает с началом системы координат, Поворачивают щуп на одинаковые углы, равные, например 15", отсчитывая их по круговой шкале 20

7. При каждой установке перемещают подвижные части концов щупа с датчиками 8 и 9, добиваясь того, чтобы компараторы 13 и 14 показывали равенство индуктивностей датчиков, при этом фиксируют изменение 25 отсчетов по шкалам б. Согласно отсчетам по шкалам известным способом строят конхоиду и находят ее центр тяжести, который совпадает с центром сечения. Если центр сечения не совпадает с осью вращения щу- 30 па 5, меняют длину стойки 2 и распорок 3, совмещают ось вращения щупа с центром сечения, Совмещения проверяют повторными измерениями, Плоскость, в которой определяют форму сечения, может быть 35 расположена под углом к продольной оси элемента, однако центр сечения будет располагаться на оси.

Помещают в одном из сечений, например А-А, оптическое средство для задания 40 опорной прямой, например зрительную трубу 17 автоколлимационного теодолита. Зрительную трубу устанавливают во втулке 4 так, что ее визирная ось совпадает с осью втулки. Во втором сечении, например  — В, 45 помещают марку 18 с переходником 19, Центр марки располагается на оси втулки 4.

Эти втулки со зрительной трубой 17 и маркой 18 устанавливают в отверстия условно подвижного элемента 15 шаровой опоры и 50 закрепляют. Визирная ось зрительной трубы 17 при этом оказывается совмещенной с центром сечения А-А, а центр марки — с центром сечения А -А . В результате плоскость марки расположена в плоскости за- 55 писи формы сечения, а центр ее совпадает с центром шарового шарнира.

Совмещают используемую в качестве опорной прямой визирную ось 1 — 1 зрительной трубы с центром марки 18. Ориентируют марку 18 перпендикулярно визирной оси автоколлимационным способом, Для этого на и locKOcTb марки, обращенную к зрительной трубе, накладывают автоколл«мационное зеркало. Зрительная труба работает в автоколлимационном режиме. 1аклоняют щуп и с )вместно с ним услпвг о подг;«жнь и элемент 15 шаровой опоры, поверя ивая его вокруг центра шарн«рэ. Гчр«этог. центр марки 18 остается на месте. à nëос гос-ь ее наклоняется до тех пор, пока плоскпсть марки, а следовательно, и пгоскость се ения, в котором производится зап«сь его форл ы, не станет перпендикулярной виз«,Hc!l1 ос« зрительной трубы. Об этом будет свидетельствовать совмещение перекрест«ii в поле зрения трубы.

Затем оптическое средство для задания опорной прямой 17 и марку 18 м няют местами. Втулку 4 с опт«ческ. м ср; дством для задания опорной прямог! 17 «станаг:ливают в отверстие условно подв«ж ого э!.!!r « à

15 шарового шарнира в сечении " -А, а втулку 4 с маркой 18 — в сечен«« -А. Гчри этом визирная ось зрительной трубы оптического средства для задания оп рной прямой 17 совмещается с центром сечения

А — А, а центр марки 18 — с сечением А — А.

При необход«мости совмещают е«з«рную ось зрительной трубы с це- тром марк«. Ориентируют плоскосгь . 3pK«18 и пчоскость записи формы сечен«о. А-.А перо-:.«г1«улчрчую визирную ос«зр«тельно« трубы элтпкгзллимационным способом, посречстгг..; -л клона щупа 5 и совместно с ним усло но;олчи.ного элемента 15, поворач«вая его г., р,: ц:.;нтра шаровой опоры.

Таким образом, измер«теггьнг. .,стройство плоскости, которую оп«сыв;;ет прг повороте цуп 5 вокруг своей оси, разг:ещается перпендикулярно визирной ос«з,;«те" ьной трубы, Повторно определяют «с. ол .чо форму поперечных сечени« в плоское ;е., перпендикулярных виз ирной оси зр.;;ельной трубьг. Для этого скрепляют условно подвижный элемент 15 шарового шар««ра с условно неподвижныл элементом i.ã. I jp« повороте щупа они вращаются вл1есге вокруг оси условно неподвижного элемента 16, т,е. оси вращения щупа 5. Поско . = ку; чос ости записи формы сечений порог.н;.«к:, ля рны визирной оси зрительной трубы, «моется возможность определения велич«ны ггепcрпендикулярност«торцов элеменгл тр;бопровода, Определяют расстоя;«е по образующил от каждой из найде г ь!x пчоскостей до соответствующего торца Для этого на боковой поверхности самс.сганавливающего цилиндра 20 закреп,ч гог бумзгу для записи. Конец подпружиненного пера

2б касается бумаги. а роли,.22 касле! ч поверхности торца. Щуп 5 при эгогл рлсчола1702169 гается вертикально, чтобы механизм записи находился внизу у стойки 2. Самоустанавливающийся цилиндр 20 утяжелен по образующей, поэтому при вращении щупа 5 он будет поворачиваться вокруг своей оси, параллельной оси вращения щупа. Во время вращения щупа 5 положение цилиндра 20 относительно элемента трубопровода будет оставаться неизменным. Ролик 22 контактирует с поверхностью торца, вращаясь вокруг оси 23. При неперпендикулярности торца визирной оси зрительной трубы Г-образная ось 23 с роликом 22 будет совершать возвратно-поступательное движение за счет действия пружины 25 на ее конец 24.

Перемещение оси 23, а вместе с ней и подпружиненного пера 26 соответствует величине неперпендикулярности торца, Вращающееся относительно самоустанавливающегося цилиндра 21 подпружиненное перо 26 отобразит на бумаге, закрепленной на боковой поверхности цилиндра, расстояние по образующей от плоскости, перпендикулярной визирной оси зрительной трубы, до соответствующего торца. По значениям расстояний судят о степени перпендикулярности торца относительно визирной оси зрительной трубы.

Формула и э обре те н и я

Индуктивно-оптическое устройство для контроля геометрических параметров элементов трубопровода, содержащее две опорные стойки, предназначенные для раэмещения в плоскостях соответствующих торцов элемента трубопровода и имеющие каждая в центральной части встроенную цилиндрическую втулку, установленные во

5 втулках соответствующие поворотн ые телескопические щупы, четыре пары индуктивных датчиков зазора, две пары из которых закреплены на противоположных концах каждого щупа, а две другие неподвижно за10 креплены у оснований соответствующих стоек, зрительную трубу и марку, предназначенные для установки на продольной оси контролируемого элемента, и закрепленные на одном из концов каждого телескопиче15 ского щупа соответствующие блоки записи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей путем определения также и формы торцовых поверхностей

20 элемента трубопровода, оно снабжено двумя шаровыми опорами, каждая из которых соединяет телескопический щуп с цилиндрической втулкой соответствующей стойки, каждый иэ блоков записи выполнен в виде

25 самоустанавливающегося вращающегося цилиндра, ось вращения которого параллельна оси телескопического щупа, и обкатного ролика, закрепленного на конце щупа и предназначенного для обкатывания конт30 ролируемого торца элемента трубопровода, а зрительная труба и марка установлены с возможностью взаимной перестановки на осях соответствующих цилиндрических втулок опорных стоек.

1702169 иг 2

СоставительС.Скрыпник

Техред М.Моргентал

Корректор М.Кучерявая

Редактор А,Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4534 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5