Индуктивно-оптическое устройство для контроля геометрических параметров элементов трубопровода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОС УДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4 О ЬЭ ( К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССР М 1280306, кл. 0 01 В 7/12, 1986.Кузьо И.ВШевченко 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 конНБО 1702169 А 1(51)5 6 01 В 7/28 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.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 трубопрово. да.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 компаратор 14. Вторые входы компарвторов 13 и 14 подключены к 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 датчикам 9 и 8 соотвегственно. Номиналь. ные величины индуктивностей каждой пары датчиков 8, 9, 11 и 12 выбирают одинаковыми, На одном из концов каждого телескопического щупа закреплен соответствующий блок заг 1 иси. Каждая из двух шаровых опор, соединяющих телескопический щуп с концом стойки, содержит условно-подвижный относительно стойки элемент 15 и условно- неподвижный относительно стойки элемент 16, На оси элемента 16 шаровой опоры размещается оптическое средство для задания положения опорной прямой, например зрительная труба 17 автоколлимационного теодолита 2 Т 2 А, 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 самоустанавлиеающегося 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 масш 1 абе. 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.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 10 12, при этом добиваются равенства отсчетов по шкалам б. Затем располагают щупвертикально и повторяют описанные операции. Двумя положениями телескопическогощупа, отстоящими один от другого на 90, 15задается система координат для построения конхоид. Ось вращения щупа совпадаетс началом системы координат, Поворачивают щуп на одинаковые углы, равные, например 15", отсчитывая их по круговой шкале 207. При каждой установке перемещают подвижные части концов щупа с датчиками 8и 9, добиваясь того, чтобы компараторы 13и 14 показывали равенство индуктивностейдатчиков, при этом фиксируют изменение 25отсчетов по шкалам б. Согласно отсчетам пошкалам известным способом строят конхоиду и находят ее центр тяжести, которыйсовпадает с центром сечения. Если центрсечения не совпадает с осью вращения щупа 5, меняют длину стойки 2 и распорок 3,совмещают ось вращения щупа с центромсечения, Совмещения проверяют повторными измерениями, Плоскость, в которойопределяют форму сечения, может быть 35расположена под углом к продольной осиэлемента, однако центр сечения будет располагаться на оси,Помещают в одном из сечений, например А-А, оптическое средство для задания 40опорной прямой, например зрительную трубу 17 автоколлимационного теодолита, Зрительную трубу устанавливают во втулке 4так, что ее визирная ось совпадает с осьювтулки. Во втором сечении, например В - В, 45помещают марку 18 с переходником 19,Центр марки располагается на оси втулки 4.Эти втулки со зрительной трубой 17 и маркой 18 устанавливают в отверстия условноподвижного элемента 15 шаровой опоры и 50закрепляют. Визирная ось зрительной трубы 17 при этом оказывается совмещенной сцентром сечения А-А, а центр марки - сцентром сечения А -А. В результате плоскость марки расположена в плоскости записи формы сечения, а центр ее совпадаетс центром шарового шарнира,Совмещают используемую в качествеопорной прямой визирную ось Н зрительной трубы с центром марки 18. Ориентируют марку 18 перпендикулярно визирной осиавтоколлимационным способом, Для этого на плоскость марки, обращенную к зрительной трубе, накладывают автоколлимэционное зеркало. Зрительная трчба рэботэет в автоколлимационном режиме 1 аклоняют щуп и с)вместно с ним услов о подижньй элемент 15 шаровой опоры, поверя ивая его вокруг центра шарнира Гчри этом це тр марки 18 остается на месте, а плоскость ее наклоняется до тех пор, пока плоскость марки, а следовательно, и пгоскость се ения, в котором производится запись его формы, не станет перпендикулярной визипной оси зрител ьной трубы. Об этом будет с видетел ьствовать совмещение перекрест"й в поле зрения трубы.Затем оптическое средство для задания опорной прямой 17 и марку 18 м няют местами. Втулку 4 с оптическ. м ср дстом для задания опорной прямой 17 бестаначивают в отверстие условно подиж оо эменча 15 шарового шарнира в сечении "-А, а втулку 4 с маркой 18 - в сечении-А Гэри этом визирная ось зрительной трубы оптического средства для задания опорной прямой 17 совмещается с центром сечения/А - А, а центр марки 18 - с сечением А - А. При необходимости совмещают визирную ось зрительной трубы с ценпгоом марки. Ориентируют плоскосгь . арки 18 и пчоскость записи формы сечения А-А перпендикулярную визирную оси зрительнои трубы этгколлимационным способом, посречстс.; ; клона щупа" и совместно с ним усо;но;сли ного элемента 15, поворачивая е о с. р, центра шаровой опоры.Таким образом, измерительо,строй- ство плоскости, которую описывет при повороте щуп 5 вокруг своей оси, размещается перпендикулярно визирной оси з,;,пс "ьной трубы, Повторно определяют ис ом,чо фор - му поперечных сечении плоскос . перпендикулярных визирной оси зГ,елной трубы, Для этого скрепляют условно подвижный элемент 15 шарового шарнира с условно неподвижным элементом 16, При повороте щупа они вращаются вместе вокруг оси условно неподвижного эчемента 16, т,е. оси вращения щупа 5, Поско:к,;. лоскости записи формы сечений перпен;.ик.лярны визирной оси зрительной трубиеется возможность определения величины неперпендикулярности торцов элеменгл тр,бопровода, Определяют расстоя;ие по образующим от каждой из найдеих плоскостей до соответствующего торца Для этого на боковой поверхности самс,станавливающего цилиндра 20 закреплюг бумагу длязаписи. Конец подпружиненного пера 2 б касается бумаги, а роли,.22 касач поверхности торца. Щуп 5 при эем рсчола1 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 изобретенияИндуктивно-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 за креплены у оснований соответствующихстоек, зрительную трубу и марку, предназначенные для установки на продольной оси контролируемого элемента, и закрепленные на одном из концов каждого телескопиче 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 вращающегосяцилиндра, ось вращения которого параллельна оси телескопического щупа, и обкатного ролика, закрепленного на конце щупа и предназначенного для обкатывания конт ролируемого торца элемента трубопровода,а зрительная труба и марка установлены с возможностью взаимной перестановки на осях соответствующих цилиндрических втулок опорных стоек.1702169 СоставительС.Скрыпниехред М.Моргентал Корректо учерява дактор А,Долинич аказ 4534 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101