Устройство для измерения размеров трубы

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на тепловых электростанциях при монтаже и сварке трубопроводов Цель изобретения - повышение удобства и расширение информативности измерения за счет обеспечения измерения размеров наплавленного на внутреннюю поверхность трубы слоя металла Устройство содержит корпус, центрирующие и опорные элементы, каретку, измерительный элемент, отсчетный узел, конструкция которых и взаимодействие обеспечивают измерение размеров толщины и длины наплавленного слоя, а также возможность измерения горизонтально и наклонно расположенных труб в труднодоступных местах. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 01 В 5/02

ГОСУДЯРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРГТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4852089/28 (22) 18.07.90 (46) 15.07,92. Бюл. ¹ 26 (71) Уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф,Э.Дзержинского . (72) И.А.Пермитин, Г.А.Бологов, В.А.Агафонов и А.А.Азнабаев (53) 531. 717(088.8) (56) Бирюков Г,С, и Серко A.Ë. Измерение геометрических величин и их метрологическое обеспечение. M.: Иэд-во стандартов, 1987, с, 30, рис. 12а.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1196672, кл. G 01 В 5/08,1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РА3МЕРОВ ТРУБЫ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на тепловых электростанциях при монтаже и сварке трубопроводов энергетических объектов.

Известен штангенциркуль, содержащий штангу, измерительные губки, рамку. линейную шкалу на штанге, корпус на рамке.

Недостатком штангенциркуля является невозможность прямых измерений толщины наплавленного на поверхность трубы слоя металла, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения диаметров изделий, содержащее корпус, два центрирующих ролика, . предназначенных для контактирования с 0 1747862 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на тепловых электростанциях при монтаже и сварке трубопроводов, Цель изобретения— повышение удобства и расширение информативности измерения за счет обеспечения измерения размеров наплавленного на внутреннюю поверхность трубы слоя металла, Устройство содержит корпус, центрирующие и опорные элементы, каретку, измерительный элемент, отсчетный узел, конструкция которых и взаимодействие оЬеспечивают измерение размеров толщины и длины наплавленного слоя, а также . возможность измерения горизонтально и . наклонно расположенных труб в труднодоступных местах. 4 ил. противоположными точками стенки измеряемого изделия, два опорных ролика, предназначенных для контактирования с торцом измеряемого изделия, каретку с измерительным роликом, отсчетный узел.

Недостатком известного устройства являются невозможность проведения прямых измерений толщины наплавленного на внутреннюю поверхность трубы слоя металла, определения соосности отверстия, образованного наплавкой, с внутренней поверхностью трубы, и длины наплавленного участка внутри трубы, в результате чего сужается информативность измерений.

Недостатком является также неудобство при измерениях горизонтально расположенных и наклоненных труб в трудно

1747862 установленного на конце каретки перпен- 10 дикулярно оси центрирующих элементов с

35

40 лельной оси центрирующих элементов, и 45

На фиг, 1 схематично изображен общий вид устройства; на фиг, 2 — разрез А-А на 50 доступных местах на тепловых электростанциях.

Цель изобретения — повышение удобст ва и расширение информативности измерения за счет обеспечения измерения размеров наплавленного на внутреннюю поверхность трубы слоя металла.

Поставленная цель достигается тем, что измерительный элемент выполнен в виде возможностью осевого перемещения и фиксации и подпружиненного относительно каретки штока. одий конец которого выполнен в виде зубчатой рейки, и соединенного со вторым концом штока подшипника качения с обоймой на наружном кольце, отсчетный узел выполнен в виде жестко закрепленного на другом конце каретки диска с линейной шкалой, стрелки, установленной в центре диска с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной диску, и взаимосвязанной со шкалой, жестко закрепленного на диске стержня с направляющим роликом на конце, жестко закрепленного на каретке второго стержня с зубчатым колесом, взаимосвязанным с зубчатой рейкой, и гибкой нити, один конец которой закреплен на оси стрелки, а другой — на зубчатом колесе. корпус выполнен в виде полого цилиндра с линейной шкалой на наружной поверхности и жестко закрепленным кронштейном, двух жестко закрепленных на кронШтейне перпендикулярно и симметрично относительно era продольной оси патронов с двумя концентрично размещенными в них стакайами, и поводка с двумя параллельными втулками, каждая из которых установлена с возможностью перемещения и фиксации в сбответствующем патроне и подпружинена относительно соответствуЮщего стакана, каретка установлена в полости цилиндра с возможностью перемещения вдоль продольной оси, паралфиксации, а опорные элементы в виде сфер и центрирующие элементы в виде подшипнйков каченйя установлены нэ цилиндре. фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 — узел I на фиг, 1.

Устройство содержит корпус 1, включающий цилиндр 2 с"направляющими втулками 3 и 4, сквозной продольный паз 5 в цилиндре 2, зажимающий элемент 6, кронштейн 7, на котором перпендикулярно оси цилийдра 2.расположены патроны 8 с концентрично размещенными в них стаканами

9, поводок 10, втулки 11, параллельно уста20

25 новленные на поводке 10 и расположенные в патронах 8, пальцы 12 с тарелками 13, расположенные в стаканах 9, пружины 14, концы которых связаны с тарелками 13 пальцев 12 и стаканами 9, опорные элементы 15, выполненные в виде сфер. размещенных в обоймах t6, закрепленных на патронах 8, продольные пазы 17 и упоры 18 на патронах 8, направляющие выступы 19 на втулках 11. Патроны 8, в которых расположены пальцы 21, пружины 14,.связывающие пальцы 12 со стаканами 9, опорные элементы 15, рабочий конец 20, цилиндра 2 и рабочий конце 21 поводка 10. образуют скобу; в которой на рабочих концах 20 и 21 установлены первый 22 и второй 23 центрирующие элементы, выполненные в виде подшипников качения. Каретку 24, выполненную в виде штока 25, размещенного в направляющих втулках 3, 4 цилиндра 2 измерительного узла 26, расположенного на рабочем конце 27 штока 25 и выполненного в виде измерительного наконечника 28 с измерительным роликом 29, выполненным в виде подшипника качения, на одном конце и зубчатой рейкой 30 на другом конце. ползуна 31, размещенного вконтейнере 32,,закрепленном на штоке 25, пружины 33, установленной в ползуне 31 и связанной одним концом с ползуном. 31, а другим концом — с кареткой 24, продольные пазы 34 и упоры 35 на контейнере 32, направляющие выступы 36 и зажимающий элемент 37 на ползуне 31, кронштейн 38 на каретке 24, зубчатое колесо 39 на стержне 38, введенное в зацепление с зубчатой рейкой 30, первый измеритель 40, установленный на свободном конце штока 25, выполненный в виде диска, линейной шкалы 41, указателя размеров в виде стрелки 42 на валике 43, спиральной пружины 44, закрепленной одним. концом 45 на диске 40, другим концом

46 — на валике 43, направляющий ролик 47 на стержне 48, закрепленном на диске 40, гибкая нить 49. закрепленная одним концом на валике 43, другим концом — на зубчатом колесе 39 и приложенная по направляющему ролику 47, второй измеритель 50, выполненный в виде линейки, неподвижно закрепленной на корпусе 1, шкалы 51, указателя 52 размеров на шкале 51 линейки 50, расположенного на наставке 53, закрепленной на штоке25иустановленной всквозном продольном пазу 5 цилиндра 2 корпуса 1, обойму 54, установленную на наружном кольце измерительного ролика 29, острую кромку 55 на обойме 54. обращенную в сторону опорных элементов 15, ограждения 56 . и 57, корпус 58 каретки 24, выполняющий функцию ограждения деталей и державки

1747862 при проведении измерений. Контролируе- гу 25 каретки 24 из фиксированного положемая труба 59, наплавленный слой металла — ния в цилиндре 2. Удерживая устройство за наплавка 60 с обозначением контролируе- поводок 10 в корпусе 58 каретки 24, отводят мых параметров — толщины h, длины l, а в радиальном направлении от поверхности также поверхностей с. d,. i, k у входного 5 наплавки 60 к оси трубы 59 каретку 24 и отверстия, толщины S стенки трубы 59. шток 25, который через втулки 3 и 4 воздейОпорные элементы 15 выполнены с возмож- ствует на цилиндр 2, в результате чего полностью взаимодействия в виде базового учают перемещение корпус 1, кронштейн 7, звена сизмерительным роликом 29,,кото- патроны 8 с опорными элементами 15, старый выполнен с возможностью взаимодей- 10 каны 9, центрирующий элемент 22, измериствия в виде базового звена с первым тельный узел 26 и одновременно отводят в центрирующим элементом 22, выполнен- противоположную сторону вместе с поводным с возможностью преобразования в из- ком 10 втулки 11 досоприкосновения выстУ мерительный ролик. пов 19 с упорами 18 на патронах 8, пальцы

В исходном положении каретка 24 отве- 15 12 с тарелками 13 и центрирующий элемент дена в крайнее левое положение до сопри- 23, который удаляется от поверхности Ктрукосновения упора 35 на контейнере 32 с бы 59, при этом тарелки 13 отрываются от втулкой 4 на цилиндре 2, Зажимающим эле- кронштейна 7 и сжимают пружины 14 в стаментом 6, связывающим шток 25 с цилинд- канах 9, а расстояние между центрирующиром 2, каретка 24 фиксирована в 20 ми элементами 22, 23 увеличивается и неподвижном состоянии. Указатели разме- превышает сумму размеров S — толщины ров 52, закрепленные на наставке 53 штока стенки трубы 50 и h — толщины наплавки 60.

25, установлены на нулевую отметку на шка- Устройство с разведенными в стороны ле 51 измерителя 50, при этом опорный эле- центрирующими роликами 22 и 23 подводят мент 15 является базовым звеном, 25 к контролируемой трубе 59, вводят в трубу положение которого соответствует положе- измерительный узел 26. прижимают измению указателя размеров 52 на нулевой от- рительный ролик 29 к поверхности d наметке на шкале 51 измерителя 50.. плавки 60, при этом ползун 31

Измерительный наконечник 28 с изме- перемещается и сжимает пружину 33, прирительным роликом 29 фиксирован зажима- 30 жимают опорные элементы 15 к торцовой ющим элементом 36 вконтейнере 32,,при поверхности i трубы 59, устанавливаютустэтом обойма 54 не выступает за плоскость ройство на трубе, ослабляют усилие растяцентрирующего элемента 22, соответствую- жения, приложенное к корпусу 58 и поводку щую линии d, а атрелка 42 выставлена на 10, в результате чего под действием сжатых нулевой отметке шкалы 41 измерителя 40. 35 пружин 14 центрирующие элементы 22 и 23

Пружина 33 измерительного узла 26 нахо- сближаются до соприкосновения с поверхдится в сжатом состоянии, Спиральная пру- ностями К, d трубы 59 и наплавки 60. Отпужина 44 частично закручена и через валик скают поводок 10 и фиксируют устройство

43 обеспечивает натяжение гибкой нити 49 на трубе с помощью пружин 14, центрируюв статическом состоянии, 40 щих элементов 22, 23 и опорных элементов

Пружина 14 находятся в растянутом со- 15. При установке устройства на трубу изместоянии, при этом тарелки 13 пальцев 12 рители 40 и 50 находятся за пределами трусоприкасаются с кронштейном 7, в резуль- бы и доступны. для визуального тате чего поводок 10 перемещен ближе к наблюдения. Для нахождения размера I корпусу 1, а центрирующий элемент 23 — к 45 длины наплавки 60 перемещают корпус 58 в элементу 22, Расстояние между центрирую- продольном найравлении. щими элементами 22 и 23 в исходном поло- . Вместе с корпусом 58 перемещается кажении меньше суммы размеров S u h. ретка24;измеритель40,штока25внаправтолщины стенки трубы 59 и толщины на- ляющих втулках 3,4 цилиндра 2, наставка 53 плавки 60. 50 штока 25 в продольном пазу 5 цилиндра 2.

Устройство работает следующим обра- препятствующая повороту штока" вокруг оси зом. и обеспечивающая его прямолинейное пеОслабляют зажимающий элемент 37 на ремещение в контролируемой трубе. указаконтейнере 32 измерительного узла 26 и тели 52, измерительный узел 26, Выводят выводят ползун 31 из фиксированного поло- 55 измерительный узел 26 на поверхность "С" жения. Под действием сжатой пружины 33 трубы 59, перемещают измерительный узел ползун 31 перемещается в контейнере 32 до 26 в обратном направлении до упора острой соприкосновения направляющих выступов кромки 55 на обойме 54 измерительного ро36 с упорами 35 на контейнере 32. Ослабля- лика 29 в острую кромку наплавки 60. Расют зажимающий элемент 6 и выводят штан- стояние между опорным роликом 15, 1747862

20

30

45 который служит базовым звеном и острой кромкой 55 измерительного ролика 29, соответствует длине наплавки 60 — размеру l, который находят по положению указателя

52 на соответствующей отметке шкалы 51, измерителя 50, Для нахождения размеров h толщины наплавки отодвигают измерительный ролик

29 от острой кромки наплавки 60 с тем, что бы обойма 54 не соприкасалась с нэплавкой и фиксируют шток 25 в цилиндре 2 зажимающим элементом 6, в результате чего каретка 24 соединяется в один блок с корпусом 1 и не имеет возможности перемещения в продольном направлений, Удерживая устройство за поводок 10 и корпус 58 каретки

24, перемещаютустройство на трубе 59, при этом опорные элементы 15 движутся по торцовой поверхности l, центрирующие элементы 23, 22 по наружной К и внутренней d поверхностям, а измерительный ролик 29— по внутренней поверхности С.

Так как в устройстве применены сферические опорные и подшипниковые центрирующие элементы, в результате малой величины сил трения качения облегчается процесс обкатки устройства по трубе, а бла-. годаря двум параллельно установленным пружинам 14 в конструкции скобы. обеспечивается плотное и надежное поджатие центрирующих элементов 22 и 23 к трубе 59, при этом пружина 33 измерительного узла

26 прижимает измерительный ролик 29 к внутренней поверхности С трубы 59, Так как диаметр внутренней поверхности С трубы 3

59 является величиной постоянной, поверхность С служит базовой поверхностью при определении размеров h толщиной наплавки 60, а измерительный ролик 29, обкатываемый по поверхности С, служит базовым звеном при измерениях толщины нэплавки, при этом центрирующий элемент 23 обкатывается по наружной поверхности К, диаметр которой также является величиной постоянной. Таким образом, при обкатке устройства по трубе центрирующий элемент 23 и изме-рительный ролик 29 не изменяют своего положения в радиальных направлениях, а центрирующий элемент 22, обкатываемый по поверхности б наплавки 60, в результате 5 неравномерной толщины слоя наплавленного металла по периметру трубы, может изменять свое положение в радиальном направлении, в связи с чем центрирующий. элемент 22 преобразуется в измерительный 5 ролик.

Измерение толщины наплавки измерительным роликом 29 при равномерной наплэвке металла по периметру трубы производится следующим образом, При ра-. диальном перемещении измерительного ролика 29 с поверхности d на поверхность С перемещается в контейнере 32 ползун 31, измерительный наконечник 28 и зубчатая рейка 30, которая поворачивает зубчатое колесо 39. При этом перемещается связанная с колесом 39 гибкая нить 49, поворачиваются связанный с ней валик 43 и стрелка 42 измерителя 40. При повороте валика 43, на котором закреплен конец. 46 спиральной пружины 44, другой конец 45 который закреплен неподвижно на измерителе 40, перемещается вместе с валиком 43, в результате чего спиральная пружина 44 закручивается и происходит накопление энергии пружины, расходуемой на поддержание гибкой нити 49 в натянутом состоянии. По отклонению стрелки 42 на шкале 41 находят полученный результат-размер h толщины наплавки

При неравномерной наплавке металла на трубу происходит изменение расстояния между центрирующими роликами 23, 22, при этом в случае увеличения толщины наплавки расстояние между элементами 23, 22 увеличивается и элемент 22 перемещается в радиальном направлении к центральной оси трубы 59, При перемещении центрирующего элемента 22 пружины 14 сжимаются, вместе с элементом 22 перемещается цилиндр 2, шток 25, каретка 24, контейнер 32 и кронштейн 38 с колесом 39, которое обкатывается по неподвижной зубчатой рейке

30, Пружина 33 растягивается. Гибкая нить

49 также перемещается, поворачивает валик 43 и стрелку 42, которая показывает на шкале 41 размер утолщенного слоя металла на трубе, B случае уменьшения толщины наплавки расстояние между элементами 23, 22 уменьшается и элемент 22 перемещается к периферии, пружины 14 растягиваются и вместе с элементом 22 перемещаются в радиальном направлении цилиндр 2, шток 25, каретка 24, контейнер 32 и кронштейн 38 с колесом 39, которое обкатывается по зубчатой рейке 30 в противоположном направлении, при этом пружина 33 сжимается, гибкая нить 49 свободно сходит с колеса 39, связанный с гибкой нитью валик 43, в результате того, что снимается усилие на гибкой нити, за счет энергии закрученной спиральной пружины 44, которая начинает раскручиваться, — поворачивается и приводит гибкую нить в натянутое состояние, В результате раскручивания пружины 44 валик 43 и стрелка 42 поворачивается в обрат-. ную сторону по шкале 41, на которой находят размер утонения наплавленного слоя металла, 9

1747862

После устранения дефектов производят повторный контроль толщины наплавки в том же порядке.

Для проведения контроля разностенности наплавленного металла у кромки входного отверстия и кромки конуса наплавки, элемент 22 и измерительный ролик 29 устанавливают на поверхность d наплавки 60 и обкатывают устройство по трубе 59. При отсутствии разности размеров толщины h наплавки на длине. поверхности d стрелка

42 не изменяет своего положения на шкале

41 измерителя 40, При измерениях отклонений толщины наплавленного слоя центрирующий элемент 22 преобразуется в измерительный ролик, который изменяет свое положение и через корпус 1, шток 25, корпус 58, каретку

24, контейнер 32, кронштейн 38, зубчатое колесо 39, гибкую нить 49, валик 43, пружину 44, обеспечивает поворот стрелки 42 на измерителе 40 и нахождение полученных размеров толщины наплавки на шкале 41, при этом измерительный ролик 29 не изменяет своего положения на внутренней поверхности С трубы 59 и служит базовым звеном.

Формула изобретения

Устройство для измерения размеров трубы, содержащее корпус, установленные в нем с возможностью перемещения друг относительно друга и фиксации два центрирующих элемента, предназначенных для контактирования с противоположными точками стенки измеряемой трубы, два опорных элемента, предназначенных для контактирования с торцом измеряемой трубы, и каретку с установленным перпендикуляр но ее плоскости измерит ельным элементом и отсчетным узлом, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения удобства и расширения информативности измерения за счет обеспечения измерения размеров наплавленного на внутреннюю поверхность трубы слоя металла, измерительный элемент выполнен в виде установленного на конце каретки

5 перпендикулярно оси центрирующих элементов с возможйостью осевого перемещения и фиксации и подпружиненного относительно каретки штока, один конец которого выполнен в виде зубчатой рейки, и

10 соединенного с вторым концом штока подшипника качения с обоймой на наружном кольце, отсчетный узел выполнен в виде же- . стко закрепленного на другом конце каретки диска с линейной шкалой, стрелки, 15 установленной в центре диска с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной диску, и взаимосвязанной со шкалой, жестко закрепленного на диске стержня с направляющим роликом на кон20 це, жестко закрепленного на каретке второ-. го стержня с зубчатым колесом, взаимосвязанным с зубчатой рейкой, и гибкой нити, один конец которой закреплен на оси стрелки. а другой — на зубчатом колесе, 25 корпус выполнен в виде полого цилиндра с линейной шкалой на наружной поверхности и жестко закрепленным кронштейном, двух жестко закрепленных на кронштейне перпендикулярно и симметрично относительно

30 его продольной оси патронов с двумя концентрично размещенными в них стаканами и поводка с двумя параллельными втулками, каждая из которых установлена с возможностью перемещения и фиксации в соответст35 вующем патроне и подпружинена относительно соответствующего стакайа, каретка установлена в полости цилиндра с возможностью перемещеййя вдоль его про-. дольной оси, параллельной оси центрирую40 щих элементов, и фиксации, а опорные элементы в виде сфер и центрирующие элементы в виде подшипников качения установлены на цилиндре.

1747862

Составитель И.Пермитин Фиг 4

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор И,Сегляник

Заказ 2491 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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