CN108507505A - 管壁厚测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管壁厚测定装置，测定管(52)的壁厚，其中，具备：装置主体(3)；传感器(8)，其安装于装置主体(3)，从管(52)的径向的中心朝径向外侧振荡超声波；一对伸缩机构(4)，它们朝径向外侧以及径向内侧伸缩自如地安装于装置主体(3)，并在以管(52)的轴线为中心的周向上等间隔地设置；施力构件(5)，其对伸缩机构(4)进行施力而使之伸长；车轮(6)，其安装于各个伸缩机构(4)，一边与管(52)的内周面接触一边引导装置主体(3)朝管的轴线方向(Da)的移动；以及传动机构(7)，其将一方的伸缩机构(4a)的径向上的伸长转换成另一方的伸缩机构(4b)的径向上的伸长。

Description

管壁厚测定装置

技术领域

本发明涉及一种管壁厚测定装置。

本申请基于2017年2月24日提出的日本特愿2017-033213号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

例如，垃圾焚烧用的锅炉需要用于发现不良情况的定期的锅炉管的壁厚测定。作为通常的锅炉管的壁厚测定方法，已知有水浸UT法等。

例如，在专利文献1中记载了无需切断锅炉管就可测定锅炉管的壁厚的技术。在专利文献1所记载的技术中，使用对进行壁厚测定的超声波探头(传感器)进行引导的引导管。引导管在从形成于集管的检查孔导入集管内后，该引导管的前端导入锅炉管。

之后，从检查孔侧朝引导管内导入与传感器线缆连接的超声波探头，使超声波探头前进。由此，超声波探头在沿着引导管内前进后，以被引导管引导的方式导入锅炉管内。

另外，在专利文献2中记载了如下的管壁厚测定装置：具备伸缩自如的三个臂，使三个臂伸长而与锅炉管的内周面接触，由此将超声波探头保持于锅炉管的径向的中心。

各个臂是具有沿着锅炉管的轴线方向平行延伸的从动连杆、以及支承从动连杆的一对驱动连杆的连杆机构。一方的驱动连杆的径向外侧与从动连杆经由长孔连结。由此，从动连杆相对于一方的驱动连杆在锅炉管的轴线方向上移动自如且旋转自如。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：专利第4056679号公报

专利文献2：日本特开2015-169548号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献2所记载的管厚测定装置中，三个臂由互不相同的驱动源驱动，因此，存在臂的伸缩量不是恒定的情况。另外，为了驱动臂而使用致动器，由此导致不容易小型化，例如在锅炉管的内周面具有与焊接、固着物相伴的突起的情况等，存在车轮钩挂的情况。

本发明的目的在于提供一种能够利用更简单且小型的机构进行传感器的定心的管厚测定装置。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方案提供一种管壁厚测定装置，其测定管的壁厚，其中，所述管壁厚测定装置具备：装置主体；传感器，其安装于所述装置主体，从所述管的径向的中心朝径向外侧振荡超声波；一对伸缩机构，它们朝径向外侧以及径向内侧伸缩自如地安装于所述装置主体，且在以所述管的轴线为中心的周向上等间隔地设置；施力构件，其对所述伸缩机构进行施力而使之伸长；车轮，其安装于各个所述伸缩机构，一边与所述管的内周面接触一边引导所述装置主体朝所述管的轴线方向的移动；以及传动机构，其将一方的所述伸缩机构的径向上的伸长转换成另一方的所述伸缩机构的径向上的伸长。

根据这样的结构，施力构件对伸缩机构进行施力而使之伸长，并且利用传动机构将一方的伸缩机构的运动传递至另一方的伸缩机构，由此无需使用电动机等驱动源，便能够使一对伸缩机构同步地伸缩。由此，能够通过更简单且小型的机构进行传感器的定心。

另外，由于采用伸缩机构在周向上仅设置两处的结构，因此，即便在管的内周面存在与焊接相伴的突起的情况下，也能够使装置容易通过。

在上述管厚测定装置中，也可以构成为，各个所述伸缩机构是一个自由度的平行连杆机构，其具有：第一连杆以及第二连杆，它们旋转自如且相互平行地安装于所述装置主体；以及平行连杆，其将所述第一连杆的前端侧与所述第二连杆的前端侧连接，一边与所述轴线保持平行一边沿径向移动，且安装有所述车轮，所述传动机构具有：第一齿轮，其伴随着一方的所述伸缩机构的所述第一连杆的旋转进行旋转；以及第二齿轮，其固定于另一方的所述伸缩机构的所述第二连杆且与所述第一齿轮啮合。

根据这样的结构，将伸缩机构设为一个自由度的平行连杆机构，将传动机构设为齿轮，由此平行连杆始终保持平行，因此能够使传感器的位置、姿势稳定。

在上述管厚测定装置中，也可以构成为，各个所述伸缩机构具有在配置为与包括所述轴线的平面平行且从所述轴线隔开相等间隔的一对平面的面内伸缩的一对所述平行连杆机构。

根据这样的结构，一对平行连杆机构配置为在与供平行连杆机构配置的平面正交的方向上隔开间隔。由此，能够提高传感器的稳定度。

发明效果

根据本发明，无需使用电动机等驱动源便能够使一对伸缩机构同步地伸缩。由此，能够通过更简单且小型的机构进行传感器的定心。

另外，由于采用伸缩机构在周向上仅设置两处的结构，因此，即便在管的内周面存在与焊接相伴的突起的情况下，也能够使装置容易通过。

附图说明

图1是本发明的实施方式的管壁厚测定装置以及锅炉的整体概要图。

图2是本发明的实施方式的管壁厚测定装置的传感器探头的主视图，且是示出伸缩机构伸长的状态的图。

图3是本发明的实施方式的传感器探头的俯视图。

图4是对本发明的实施方式的传感器探头的作用进行说明的图，且是示出伸缩机构伸长的状态的图。

图5是对本发明的实施方式的传感器探头的作用进行说明的图，且是示出伸缩机构收缩的状态的图。

图6是本发明的实施方式的管壁厚测定装置的传感器探头的主视图，且是示出伸缩机构收缩的状态的图。

附图标记说明

1 管壁厚测定装置

2 传感器探头

3 主体(装置主体)

4 伸缩机构

5 施力构件

6 车轮

7 传动机构

8 传感器主体(传感器)

9 主体部

10 贯通孔

11 第一伸缩限制部

12 第二伸缩限制部

13 第一旋转轴

14 第二旋转轴

15 平行连杆机构

16 平面部

17 第一连杆

18 第二连杆

19 平行连杆

20 接头

21 第一齿轮

22 第二齿轮

23： 第一接触面

24 第二接触面

30 线缆

31 数据收集设备

32 数据分析装置

33 线缆卷取装置

34 引导管

50 锅炉

51 集管

52 锅炉管(管)

53 检查孔

A 轴线

C 中心轴

F 中心面

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的管壁厚测定装置1的实施方式进行详细说明。

如图1所示，当测定锅炉50的锅炉管52的壁厚时，使用本实施方式所涉及的管壁厚测定装置1。管壁厚测定装置1例如使用超声波探头等传感器来测定锅炉管52的壁厚。

锅炉50具备集管51以及多个锅炉管52。锅炉管52是成为水蒸气的流路的多个刚体的管，沿着集管51的延伸方向排列且一端与集管51连接。各个锅炉管52与集管51连通，分别以相对于集管51正交的方式延伸。

在集管51处，在集管51的延伸方向上分离地开设有多个检修用的孔即检查孔53。检查孔53与锅炉管52配置成相互成为扭转的位置关系。锅炉管52的内径例如为68mm。

超声波探头经由检查孔53以及集管51导入锅炉管52。

接着，对测定作为检查对象的锅炉管52的管壁厚的管壁厚测定装置1进行说明。

管壁厚测定装置1具有数据收集设备31、对数据收集设备31所收集的数据进行分析的数据分析装置32、与数据收集设备31连接的线缆卷取装置33、从线缆卷取装置33排出的挠性管即线缆30、安装于线缆30的前端的传感器即传感器探头2、以及传感器探头2的引导装置即引导管34。

数据收集设备31是经由线缆30被输入由传感器探头2测定出的锅炉管52的壁厚数据的设备。即，数据收集设备31具有收集锅炉管52的壁厚数据的作用。

数据分析装置32是为了对数据收集设备31所收集的锅炉管52的壁厚数据进行分析而使用的计算机。

线缆30例如是由金属、乙烯等构成的长条状的挠性管，能够遍及全长进行弯曲。线缆30的外径例如为12mm。

传感器探头2设置于线缆30的前端部，通过发出超声波来测定锅炉管52的壁厚数据。在传感器探头2上与线缆30一并连接有水供给软管。

线缆卷取装置33与线缆30的后端连接，是为了对插入到锅炉管52内的线缆30进行卷取而使用的。

引导管34是对线缆30以及传感器探头2进行引导使它们朝锅炉管52导入的管，在进行锅炉管52的壁厚的测定之前配置在集管51内。引导管34配置成将相互成为扭转的位置关系的检查孔53与锅炉管52连接。

引导管34由呈波纹状的挠性软管构成。由此，引导管34形成为伸缩自如且弯曲自如。引导管34形成为，在引导管34弯曲时只要不作用外力，则能够保持弯曲状态。引导管34从检查孔53内插入到集管51内，在集管51内一边弯曲一边延伸，其前端与锅炉管52连接。

如图2以及图3所示，本实施方式的管壁厚测定装置1的传感器探头2具备主体3(装置主体)、支承主体3的一对伸缩机构4、进行施力以使得各个伸缩机构4伸长(朝以锅炉管52的轴线A为中心的径向外侧扩展)的多个施力构件5、安装于各个伸缩机构4的车轮6、将一方的伸缩机构4a的径向的运动转换成另一方的伸缩机构4b的径向的运动的传动机构7、以及安装于主体3的传感器主体8。

主体3是在锅炉管52的轴线方向Da上较长的构件，配置成主体3的长边方向沿着锅炉管52的轴线。以下，将与锅炉管52的轴线A配置在同轴上的主体3的轴线A称作中心轴C。

伸缩机构4相对于主体3朝以中心轴C为中心的径向外侧以及径向内侧伸缩自如。以下，将包括中心轴C的平面且是沿着伸缩机构4的伸缩方向的平面称作中心面F(参照图3)。

本实施方式的传感器探头2形成为相对于中心面F对称。本实施方式的各个伸缩机构4以相对于中心面F对称的方式具有两个平行连杆机构15。

施力构件5为拉伸螺旋弹簧。作为施力构件5，并不限定于拉伸螺旋弹簧，例如也可以设为使用了橡胶、扭簧的结构。

传感器主体8安装于主体3的一端。传感器主体8从锅炉管52的径向的中心朝径向外侧的锅炉管52的内周面振荡超声波，并且接受超声波的反射波。另外，传感器主体8被安装为，在主体3的中心轴C与锅炉管52的轴线A大体一致的状态下位于锅炉管52内的中心位置。

主体3被一对伸缩机构4支承为中心轴C与锅炉管52的轴线A配置在同轴上。

各个伸缩机构4是朝以中心轴C为中心的径向外侧以及径向内侧伸缩的连杆机构。各个伸缩机构4在以中心轴C为中心的周向上等间隔地设置。换言之，各个伸缩机构4被安装为周向的间距为180°。

一方的伸缩机构4a从主体3朝与中心轴C正交的方向上的一个方向伸缩自如，另一方的伸缩机构4b从主体3朝与中心轴C正交的方向上的另一个方向伸缩自如。

主体3通过将一对伸缩机构4伸展而使车轮6顶在锅炉管52的内周面上来定心。

主体3具有主体部9、限制伸缩机构4的伸缩的第一伸缩限制部11以及第二伸缩限制部12、第一旋转轴13、第二旋转轴14。

主体部9形成为筒形状，具有与中心轴C形成在同轴上的贯通孔10。在贯通孔10中插入线缆30。

主体部9具有与中心面F平行的平面即平面部16。平面部16是经由旋转轴13、14安装伸缩机构4的平面。

第一旋转轴13是沿着与平面部16正交的方向延伸的轴。第一旋转轴13也可以由螺栓等紧固构件的轴部形成。

第二旋转轴14是沿着与平面部16正交的方向延伸的轴。第二旋转轴14也可以由螺栓等紧固构件的轴部形成。第一旋转轴13与第二旋转轴14在轴线方向Da上分离。

伸缩机构4是所谓的连杆机构，具有旋转自如地安装于第一旋转轴13的连杆即第一连杆17、旋转自如地安装于第二旋转轴14的连杆即第二连杆18、以及旋转自如地安装于第一连杆17以及第二连杆18的与旋转轴13、14相反一侧的端部即前端侧的连杆即平行连杆19。第一连杆17以及第二连杆18旋转自如且相互平行地安装于主体3。

第一连杆17与主体部9经由第一旋转轴13在与中心面F平行的平面内旋转自如地连接。同样地，第二连杆18与主体部9经由第二旋转轴14在与中心面F平行的平面内旋转自如地连接。第一旋转轴13以及第二旋转轴14是能够进行一个自由度的旋转的铰链连接。

第一连杆17与平行连杆19经由接头20在与中心面F平行的平面内旋转自如地连接。同样地，第二连杆18与平行连杆19经由接头20在与中心面F平行的平面内旋转自如地连接。接头20是能够进行一个自由度的旋转的铰链连接。

借助第一连杆17、第二连杆18以及平行连杆19，伸缩机构4形成一个自由度的平行连杆机构15。第一连杆17的长度以及第二连杆18的长度被设定为使平行连杆19与中心轴C(轴线A)始终维持平行。

车轮6安装于平行连杆19的两端。车轮6被安装为能够沿着轴线方向Da在锅炉管52的内周面行进。

施力构件5被安装为将平行连杆19的中央部与主体部9连接。施力构件5对平行连杆19进行施力以使得平行连杆19朝径向外侧移动。由此，伸缩机构4欲保持图2所示那样的伸长的状态。

传动机构7是将一方的伸缩机构4a的第一连杆17的运动朝另一方的伸缩机构4b的第二连杆18传递的机构。

传动机构7具有伴随着一方的伸缩机构4a的第一连杆17的旋转而旋转的第一齿轮21、以及固定于另一方的伸缩机构4b的第二连杆18且与第一齿轮21啮合的第二齿轮22。第一齿轮21与第二齿轮22的节圆直径相同。第一齿轮21与第二齿轮22的旋转比为1。

第一齿轮21是平齿轮，以第一齿轮21的中心与第一旋转轴13的中心一致的方式固定于一方的伸缩机构4a的第一连杆17。第一齿轮21的节圆的中心与第一旋转轴13的中心一致。当第一连杆17以第一旋转轴13为中心进行旋转时，利用螺栓26固定于第一连杆17的第一齿轮21也以第一旋转轴13为中心进行旋转。

第二齿轮22是平齿轮，以第二齿轮22的中心与第二旋转轴14的中心一致的方式固定于另一方的伸缩机构4b的第二连杆18。第二齿轮22的节圆的中心与第二旋转轴14的中心一致。当第二齿轮22以第二旋转轴14为中心进行旋转时，利用螺栓27固定于第二齿轮22的第二连杆18也以第二旋转轴14为中心进行旋转。

需要说明的是，受到空间上的限制而将第一齿轮21的一部分切掉。第一齿轮21与第二齿轮22除了第一齿轮21的一部分被切掉以外形成为相同的形状。即，第一齿轮21与第二齿轮22的节圆直径以及齿形相同。

传动机构7的第一齿轮21与第二齿轮22啮合以使得一方的伸缩机构4a与另一方的伸缩机构4b对称地同步。

如上所述，传感器探头2形成为相对于中心面F对称。各个伸缩机构4具有在与中心面F平行且从中心面F隔开等间隔地配置的一对平面的面内伸缩的一对平行连杆机构15。

如图3所示，在一对平行连杆机构15中，平行连杆19被共用。换言之，一对平行连杆机构15经由平行连杆19连接。车轮6配置为在各个平行连杆19的长边方向的端部沿着平行连杆19的宽度方向分离。换言之，车轮6从轴线方向Da观察配置于长方形的平行连杆19的四角。

伸缩限制部11、12是限制伸缩机构4的伸缩的部位。

第一伸缩限制部11具有限制伸缩机构4的第一连杆17的旋转的第一接触面23。第一接触面23形成为限制第一连杆17的运动，以免伸缩机构4过度伸长。具体而言，第一伸缩限制部11形成为在伸缩机构4比图2所示的状态稍微伸长的状态下限制伸缩机构4的伸长。

第二伸缩限制部12具有限制伸缩机构4的第二连杆18的旋转的第二接触面24。第二接触面24形成为限制第二连杆18的运动，以免伸缩构件比图6所示的状态收缩。

伸缩限制部11、12无需是面，例如也可以在主体部9的平面部16安装与连杆17、18干涉的螺栓。

接着，对本实施方式的传感器探头2的伸缩机构4的动作进行说明。需要说明的是，在图4以及图5所示的图中，为了容易理解传动机构7的作用，用实线仅示出多个连杆17、18中的一方的伸缩机构4a的第一连杆17、以及另一方的伸缩机构4b的第二连杆18。

在传感器探头2配置于内径大的锅炉管52的内部的情况下，如图4所示，利用施力构件5的张力使伸缩机构4伸长。即，作为平行连杆机构15的伸缩机构4伸长，伸缩机构4的平行连杆19朝径向外侧移动，并且一方的伸缩机构4a的第一连杆17顺时针旋转。

伴随着第一连杆17的旋转，固定于第一连杆17的传动机构7的第一齿轮21也绕顺时针方向R1旋转。伴随着第一齿轮21的旋转，与第一齿轮21啮合的第二齿轮22绕逆时针方向R2旋转。

由此，另一方的伸缩机构4b的第二连杆18绕逆时针方向R2旋转。即，第一连杆17与第二连杆18同步地旋转。另一方的伸缩机构4b也是平行连杆机构15，因此，通过第二连杆18的旋转，另一方的伸缩机构4b的平行连杆19也朝径向外侧移动。

在传感器探头2配置于内径小的锅炉管52的内部的情况下，如图5所示，伸缩机构4克服施力构件5的张力而收缩。即，作为平行连杆机构15的伸缩机构4收缩，伸缩机构4的平行连杆19朝径向内侧移动，并且一方的伸缩机构4a的第一连杆17绕逆时针方向R2旋转。

伴随着第一连杆17的旋转，固定于第一连杆17的传动机构7的第一齿轮21也绕逆时针方向R2旋转。伴随着第一齿轮21的旋转，与第一齿轮21啮合的第二齿轮22绕顺时针方向R1旋转。

由此，另一方的伸缩机构4b的第二连杆18绕顺时针方向R1旋转。通过第二连杆18的旋转，另一方的伸缩机构4b的平行连杆19也朝径向内侧移动。

如图6所示，锅炉管52具有小径部位52a。小径部位52a例如设置于集管51(参照图1)与锅炉管52的结合部位。

本实施方式的传感器探头2经由线缆30拉拽(朝图6的上方拉起)，由此伸缩机构4收缩。本实施方式的传感器探头2在通过小径部位52a时通过伸缩机构4而收缩，在通过小径部位52a后伸长。

本实施方式的传感器探头2的缩小率、即最小宽度W2(参照图6)与最大宽度W1(参照图2)的比率为0.511。具体而言，最大宽度W1为70.1mm，最小宽度W2为35.8mm。

根据上述实施方式，施力构件5对伸缩机构4进行施力而使之伸长，并且利用传动机构7将一方的伸缩机构4a的运动传递至另一方的伸缩机构4b，由此，无需使用电动机等驱动源便能够使一对伸缩机构4同步地伸缩。由此，能够通过更简单且小型的机构进行传感器主体8的定心。

另外，由于采用伸缩机构4在周向上仅设置两处的结构，因此，即便在锅炉管52的内周面存在与焊接相伴的突起的情况下，也能够使传感器探头2容易通过。

另外，通过将伸缩机构4设为一个自由度的平行连杆机构15，并将传动机构7设为齿轮，由此，平行连杆19始终保持平行，因此，能够使传感器主体8的位置、姿势稳定。

另外，一对平行连杆机构15配置为在与中心面F正交的方向上隔开间隔，由此，从轴线方向Da观察，车轮6配置成长方形状，因此，能够使传感器主体8的稳定度提高。

另外，构成各个伸缩机构4的连杆17、18未经由长孔与平行连杆19连结，由此能够提高平行连杆机构15的强度。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体结构并不限定于该实施方式，也包括不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。

需要说明的是，在上述实施方式中，构成为在传动机构7使用齿轮，但并不限定于此，也能够采用链条-链轮、带等传动机构7。

另外，也可以在第一齿轮21与第二齿轮22之间设置中间齿轮。

工业上的利用可能性

根据上述的管壁厚测定装置，能够通过更简单且小型的机构进行传感器的定心。

Claims (3)

1.一种管壁厚测定装置，其测定管的壁厚，其中，

所述管壁厚测定装置具备：

装置主体；

传感器，其安装于所述装置主体，从所述管的径向的中心朝径向外侧振荡超声波；

一对伸缩机构，它们朝径向外侧以及径向内侧伸缩自如地安装于所述装置主体，且在以所述管的轴线为中心的周向上等间隔地设置；

施力构件，其对所述伸缩机构进行施力而使之伸展；

车轮，其安装于各个所述伸缩机构，一边与所述管的内周面接触一边引导所述装置主体朝所述管的轴线方向的移动；以及

传动机构，其将一方的所述伸缩机构的径向上的伸长转换成另一方的所述伸缩机构的径向上的伸长。

2.根据权利要求1所述的管壁厚测定装置，其中，

各个所述伸缩机构是一个自由度的平行连杆机构，所述伸缩机构具有：

第一连杆以及第二连杆，它们旋转自如且相互平行地安装于所述装置主体；以及

平行连杆，其将所述第一连杆的前端侧与所述第二连杆的前端侧连接，一边与所述轴线保持平行一边沿径向移动，且安装有所述车轮，

所述传动机构具有：第一齿轮，其伴随着一方的所述伸缩机构的所述第一连杆的旋转进行旋转；以及第二齿轮，其固定于另一方的所述伸缩机构的所述第二连杆且与所述第一齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的管壁厚测定装置，其中，

各个所述伸缩机构具有在配置为与包括所述轴线的平面平行且从所述轴线隔开相等间隔的一对平面的面内伸缩的一对所述平行连杆机构。