Устройство для измерения размеров

СОКОВ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСИЧЕСКРЕСПУбЛИК 323 А 119 (11) 4, 3/2 151)5 6 0 ЗОБРЕТЕНИЯ ОЛИС ВИДЕТЕЛ ЬСТ АВТОРСКО РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМбретение относится ике, Цель изобрете ности при измере сварных соединено штуцерами. Устро держит две взаим штанги 1 и 2, взаой 3. На штангах 1 и(54) УС МЕРЮ ЕРЕНИЯ РА 57) Изо ой техн ие точ гловых есоюзноголедователинСКОГО пло- кого Отлов С ения со тво СССР928.,ярные ластин ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕТГ 10 ИЭОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Уральский филиал Встехнического научно-иссинститута им. Ф.Э,Дзерж(56) Авторское свидетельсМ 8751, кл, С 01 В 3/20, 1 к измерительния - повышении размеров ий барабанов иство для изме- но перпендикуимосвязанные 2 установлены1670323 ностью одновременного перемещения относительно рамки 4 и в пазу пластины 3 и фиксации, установленной на штанге 2 кареткой 19 с указателем 20 и пазом, параллельным оси штанги 2, и установленным в пазу каретки 19 с возможностью перемещения и фиксации штоком 21, один конец которого взаимосвязан с рамкой 5, Измерения начинают с измерения толщины 5 стенки штуцера посредством измерительных наконечников 13 и 18, после чего посредством измерительных наконечников 12 и 13 измеряют величины катета штуцера К и катета барабана К 1 и по положению шаблонов 14 и 15 на номограмме 23 судят о прочности сварного соединения. 1 з,п. ф-лы, 9 ил,с воэможностью перемещения и фиксации две рамки 4 и 5 с нониусами 6 и 7, узлами 8 и 9микрометрической подачи рамок 4 и 5, измерительными наконечниками 12 и 13 и Г-образными прозрачными шаблонами 14 и 15, стойка каждого иэ которых параллельна соответствующей штанге 1 или 2, а полка обращена к другой штанге 2 или 1, Пластина 3 выполнена с пазом, параллельным оси штанги 1, и нанесенной на ее поверхность номограммой 23, представляющей собой график эталонной зависимости катетов сварного соединения от толщины стенки штуцера. На штанге 2 параллельно ее основной шкале нанесена дополнительная шкала, Устройство снабжено также измерительным нэконечникбм 18, установленным с воэможИзобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения размеров угловых сварных соединений барабанов котлов со штуцерами, и может быть использовано в теплоэнергетике и в отраслях энергетического машиностроения,Целью изобретения является повышение точности при измерении размеров угловых сварных соединений барабанов котлов со штуцерами.На фиг.1 изображено уСтройство, общий вид; на фиг.2-узел на фиг,1, в увеличенном масштабе; на фиг,3-сечение А-А на фиг,2; на фиг,4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 и б - положение элементов конструкции устройства при измерении толщины стенки штуцера; нэ фиг,7 - измерение катетов сварного соединения устройством; нэ фиг.8 и 9 - примеры определения прочности сварного соединения.Устройство для измерения содержит две штанги 1 и 2, жестко соединенные между собой под углом 90 посредством прозрачной пластины 3, На штангах 1. 2 установлены две рамки 4, 5 нониусами б, 7 соответственно. Перемещение рамок 4, 5 осуществляется узлами 8, 9 микрометрической подачи рамок 4, 5, Фиксация рамок 4, 5 осуществляется винтами 10, 11 соответственно. Рамки 4, 5 снабжены измерительными наконечниками 12, 13, жестко закрепленными на рамках 4, 5 параллельно осям соответствующих штанг 1, 2, и Г-образными прозрачными шаблонами 14, 15, стойка каждого иэ которых параллельна соответствующей штанге 1(2), а полка обращена к другой штанге 2(1), Шаблоны 14. 15 также жестко закреплены на рамках 4, 5. 5 10 15 20 25 30 35 Пластина 3 выполнена со сквозным пазом, рамка 4 также выполнена со сквозным пазом, причем эти пазы параллельны оси штанги 1 и расположены на одном и том же расстоянии от нее, Рамка 4 снабжена жестко закрепленной на ней Г-образной накладкой 16 с винтом 17 для фиксации измерительного наконечника 18, установленного в пазу рамки 4 с возможностью перемещения в нем и в пазу пластины 3. На штангах 1, 2 и шаблонах 14, 15 нанесены линейные шкалы. На штанге 2 нанесена параллельно ее основной шкале дополнительная шкала значений толщины штуцера. Там же установлена с возможностью перемещения и фиксации каретка 19 с указателем 20 и пазом, параллельным оси штанги 2. В пазу каретки 19 размещен шток 21, один конец которого взаимосвязан с рамкой 5 посредством узла 9 микрометрической рамки 5, фиксация штока 21 относительно каретки 19 осуществляется винтом 22, На рамке 5, измерительный наконечник 13 которой предназначен для измерения катета сварного шва на штуцере, нанесена маркировка К, на рамке 4, измерительный наконечник которой предназначен для измерения катета сварного шва на барабане котла, нанесена маркировка К 1, Нэ поверхности пластины 3 нанесена номограмма 23, которая представляет собой график эталонной зависимости катетов сварного соединения от толщины стенки штуцера,В прямоугольных координатах производят построение номограммы 23 с числовым и графическим изображением зависимостей катетов К и К 1 сварного шва от толщины Я стенки штуцера, отсчетную шкалу каждогоиз шаблонов 14, 15 изображают в отрезка длины, соответствующих значению допустимых отклонений размеров катетов К и К 1 сварного соединения.Толщина Я стенки штуцера является основным параметром, от которого зависят размеры катетов К и К 1 сварного соединения, поэтому нахождение размера толщины Я стенки штуцера, фиксирование этого размера на дополнительной шкале штанги 2 и возможность его визуального контроля обеспечивают последующую оценку прочности сварного шва на барабане по другим параметрам, которые зависят от толщины стенки и могут быть найдены на номограмме 23 и шаблонам 14, 15, Построение номограммы 23 на планке 3 производят по таблице расчетных значений катетов К и К 1 угловых сварныхсоединенийштуцеровсбарабанами, соответствующих требованиям руководящих технических материалов по сварке при монтаже оборудования тепловых электростанций РТМСс учетом неодинаковых значений катетов К и К, на штуцере и барабане.Номограмму 23 с числовым и графическим изображением зависимостей катетов сварного шва от толщины стенки штуцера строят в прямоугольных координатах, при этом из произвольно выбранной точки 0 проводят оси координат О, Оу. Ось О проводят параллельно штанге 1, ось Оу - параллельно штанге 2. В масштабе 1;1 по оси О откладывают расчетные значения катетов К, по оси Оу - расчетные значения катетов К 1, стр 0 ят прямую линию 771 и многоугольник 7. д, е,1, 1 с, 1, М, Н, Р, 9, г. 5, Т Прямая линия 771 соответствует значениям катетов с учетом усилия К = 51 С и К 1 = Я+С 1 где С, С 1- усиление шва на штуцере и соответственно на барабане, а область номограммы 23, ограниченная сторонами многоугольника, - значениям катетов с учетом усиления и допуСтимых Отклонений К = Я+С+Р; К 1 Я+С 1+Р, где Р - допустимые отклонения размеров. Значения катетов, попадающих в эту область, обеспечивают получение сварных соединений высокой прочности. Значения катетов, попадающих в область эа пределами сторон многоугольника 7-Т, не обеспечивают требуемой степени прочности сварных соединений. Для облегчения пользования номограммой выделяют эоны, ограниченные линиями а 1, Ь 1: Ь 1, С 1 и зону эа линией С 1, соответствующие значениям Я2 25 9 и 59. На номограмме 23, в целях ее упрощения, обозначают одну зону 59. По осям координат на номограмме 23 от точки 7 наносят дополнительные отсчетные шкалы 24, 25 значений толщины стенки штуцеров, а от центра координат отсчетные шкаль,26, 27 значений катетов К и К 1 сварных соединений. Отсчетные шкалы шаблонов 14, 15изображают в отрезках 1 М 1,11 Н 1.11 Р 1, обоз 5 наченных штриховыми линиями, соответствующих значениям допустимых отклоненийразмеров катетов Р 1, Рг, Рз, при этом начальные штриховые линии, совпадающие с кромками шаблонов 14, 15, совмещают с осями10 координат О и Оу, как показано на фиг,2.Номограмма 23 в сочетании с шаблонами 14, 15 позволяет увеличить количествоодновременно контролируемых па раметров, в том числе толщину стенки штуцера 5;15 значение катета шва на штуцере К; значениекатета шва на барабане К 1; усиление шва наштуцере С; усиление шва на барабане С 1;допустимые отклонения размеров катетовР, а также область высокой прочности свар 20 ного шва внутри многоугольника 7 Т; областей, не обеспечивающих требуемойстепени прочности сварного шва за пределами сторон многоугольника 7 Т; зон, соответствующих различным значениям толщины25 стенки штуцера 52, 2 59 59 и определить степень прочности сварного соединения на барабане котла.Результаты измерений считывают с номограммы 20 от точки пересечения ндчаль 30 ных штриховых линий 16, 17 шаблонов 12,13.До начала измерения толщины стенки Би катетов К и К 1 в исходном положении измерительные наконечники 12, 13 на рамках35 4, 5 придвинуты один к другому, начальныериски нониусов 6, 7 совпадают с начальными рисками на шкалах штанг 1, 2, начальныештриховые лини (кромки) шаблонов 14, 15совпадают с осями координат О, Оу, Изме 40 рительный наконечник 18 установлен заподлицо с боковой стенкой пластины 3 изафиксирован винтом 17, Указатель 20 накаретке 19 совпадает с начальной риской надополнительной шкале штанги 2, каретка 1945 зафиксирована относительно штанги 2,Винт 22 ослаблен, шток 21 свободно расположен в сквозном пазу каретки 19.Устройство работает следующим образом,50 Для нахождения размера толщины 5стенки штуцера перемещают рамку 5 поштанге 2, при этом вместе с рамкой 5 перемещается измерительный наконечник 13,узел 9 микрометрический подачи и связан 55 ный с ним шток 21, который свободно перемещается в сквозном пазу каретки 19.Измерительный наконечник 13 отводятот измерительного наконечника 12 на рамке4 и устанавливают под пазом в пластине 3,Ослабляют винт 17 и перемещают измери 167032310 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тельный наконечник 18 в пазу до упора в накладку 16, при этом измерительный наконечник 18 выдвигается из паза пластины 3, фиксируют это положение винтом 17, Перемещают рамку 5 по штанге 2 до соприкосновения измерительного наконечника 13 с измерительным наконечником 18 и в этом положении, как показано на фиг,5, винтом 11 фиксируют рамку 5 на штанге 2, Расфиксируют каретку 19 относительно штанги 2, а винтом 22 прижимают шток 21 к каретке 19, в результате чего каретка 19, шток 21, узел 9 микрометрической подачи и рамка 5 соединяются между собой, Ослабляют винт 11, отводят рамку 5 с измерительным наконечником 13 от измерительного наконечника 18. Устанавливают измерительный наконецник 18 на внутреннюю поверхность контролируемого штуцера, как показано на фиг.б, а измерительный наконечник 13, который перемещается в направлении, перпендикулярном измерительному наконечнику 18. устанавливают на наружную поверхность штуцера, при этом указатель 20 на каретке 19 перемещается от начальной риски на дополнительной шкале до отметки, соответствующей измерительному размеру толщины Я стенки штуцера. В этом положении при найденном значении толщины Я стенки штуцера фиксируют каретку 19 на штанге 2, Ослабляют винт 22 и разъединяют шток 21 с кареткой 19,Последующие за этим измерения катетов сварного шва производят с фиксированным размером толщины Я стенки штуцера на дополнительной отсчетной шкале штанги 2. Перед измерением катетов сварного шва ослабляют винт 17 и отводят измерительный наконечник 18 в исходное положение, при котором он становится заподлицо со стенкой пластины 3, после чего винтом 17 на Г-образной накладке 16 закрепляют наконечник 18 относительно рамки 4. Рамки 4, 5 перемещают по штангам 1,2 и отводят от пластины 3, при этом вместе с рамкой 5 перемещают измерительный наконечник 13, узел 9 микрометрической подачи, шток 21 в пазу каретки 19 и шаблон 15; вместе с рамкой 4 перемещаются измерительный наконечник 12 (измерительный наконечник 18 выходит из паза пластины 3) и шаблон 14, Устройство устанавливают, как показано на фиг,7, на барабан котла, при этом рамку 5 с маркировкой К выставляют вертикально, кромку измерительного наконечника 13 прижимают к штуцеру. а кромку измерительного наконечника 12 к барабану котла, подводят измерительный наконечник 13 к вершине катета К, а измерительный наконечник 12 к вершине катета К, при этом шаблоны 14, 15 перемещаются один относительно другого во взаимно перпендикулярных направлениях и одновременно относительно номограммы 23, с помощью винтов 10, 11 фиксируют рамки 4,5 на штангах 1, 2; снимают устройство с барабана котла, считывают результаты измерений с отсчетных шкал штанг 1, 2 по нониусам 6, 7 и с номограммы 23 от точки пересечения начальных штриховых линий шаблонов 14, 15, После этого определяют прочность сварного шва, Примеры определения прочности сварного шва приведены на фиг. 8, 9.П р и м е р 1. Определение прочности сварного шва при толщине стенки штуцера Я = 12 мм (фиг.8).При фиксированном положении каретки 19, рамок 4, 5 и найденных значениях толщины Я стенки штуцера на дополнительной шкале и значениях катетов К и К 1 на шкалах штанг 1, 2 начальные штриховые линии шаблонов 14, 15 пересекаются на номограмме 23 в точке 72, лежащей на прямой Е-Е внутри многоугольника Е,Т - в области высокой прочности сварного шва и в зоне значений 59 мм, при этом одна штриховая линия совпадает с отметкой 12 на шкале 24 по оси Оу, соответствующей значению Я -12 мм, и с отметкой 15 на шкале 26. соответствующей размеру катета на штуцере К - 15 мм, а вторая линия совпадает с отметкой 12 на шкале 25 по оси Ох, соответствующей тому же значению Я = 12 мм, и с отметкой 17 на шкале 27, соответствующей размеру катета на барабане К 1 = 17 мм.По таблице значений катетов угловых сварных соединений находим, что при толщине Я стенки штуцера 12 мм размер катета на штуцере с учетом усиления должен быть К" 15 мм, а размер катета на барабане К 1 = 17 мм и что пересечение шаблонов 14, 15 с номограммой 23 в точке Ег действительно соответствует требованиям, предъявляемым к сварному соединению высокой прочности.По положению шаблонов 14, 15 на номограмме 23 могут быть сделаны следующие выводы; катеты К и К 1 соответствуют допустимым размерам, а сварное соединение имеет высокую степень прочности; имеется воэможность увеличения размеров катетов Ки К 1 на 5 мм.П р и м е р 2, Определение прочности сварного шва при толщине стенки штуцера Я = 12 мм (фиг.9),В этом примере линии шаблонов 14, 15 пересекаются на номограмме в точке Ез вне пределов многоугольника ЕТ, в области, не обеспечивающей требуемой степени прочности сварного шва. Если, как и в при 1670323 10мере 1, первая линия шаблона 15. выходящая иэ точки 7 з, совпадает с отметками 12 мм на шкале 24 и 15 мм на шкале 26, то линия шаблона 14 вышла за отметку 25 мм на шкале 27, тогда как для получения шва высокой степени прочности пересечение двух линий должно быть в точке Е 4 и на стороне Р, Н многоугольника У,Т, при этом линия шаблона 14 совпадает с отметкой 22 мм на шкале 27 и размер катета К 1 будет соответствовать требованиям руководящих технических материалов по сварке.В этом примере могут быть сделаны следующие выводы; качество сварного шва является неудовлетворительным, не обеспечена требуемая прочность сварного соединения; барабан котла с указанным дефектом сварного шва не может быть допущен в эксплуатацию,Формула изобретения 1.Устройство для измерения размеров, содержащее две взаимно перпендикулярные между собой штанги с соответствующими линейными шкалами, установленную на первой штанге с воэможностью перемещения относительно нее и фиксации первую рамку с нониусом, установленную на второй штанге вторую рамку с нониусом и два измерительных наконечника, жестко закрепленных на соответствующих рамках, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при измерении размеров угловых сварных соединений барабанов со штуцерами, оно снабжено связывающей две штанги прозрачной пластиной с пазом, параллельу гЮГ ным оси первой штанги, и нанесенным на ее поверхность графиком эталонной зависимости катетов сварного соединения от толщины стенки штуцера, двумя жестко 5 закрепленными на соответствующих рамках Г-образными прозрачными шаблонами, стойка каждого из которых параллельна соответствующей штанге, а полка обращена к другой штанге, дополнительной шкалой, 10 размещенной на второй штанге параллельно ее основной шкале, третьим измерительным наконечником, установленным с возможностью одновременного перемещения относительно первой рамки и в пазу 15 пластины и фиксации, установленной навторой штанге с возможностью перемещения и фиксации кареткой с указателем и пазом, параллельным оси второй штанги, и установленным в пазу каретки с возможно стью перемещения и фиксации штоком,один конец которого взаимосвязан со второй рамкой, последняя установлена с возможностью перемещения относительно второй штанги и фиксации, а измеритель ные наконечники установлены так, что ихоси параллельны соответствующим штангам.2,Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем. что, с целью упрощения измерения, 30 оси координат графика эталонной зависимости катетов сварного соединения от толщины стенки штуцера расположены параллельно соответствующим штангам. а на рамках нанесена маркировка, соответст вующая каждому катету сварного соединения.1670323 ерн Коррек ри ГКНТ СС изводственно-издательскии комбинат "Патент" г Ужгород, ул Гагарина, 101 Редактор В. Ковтун5 аказ 2734ВНИИПИ Госуда оставитель Е. Бакумоехред М.Моргентал Тираж 359 Подписное венного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж. Рэушская наб,. 4/5