CN112782170A - 一种加热器电极烧蚀情况监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种加热器电极烧蚀情况监测装置，包括旋转测量探头、活动杆、探头调节控制装置和数据处理显示装置；所述旋转测量探头与所述探头调节控制装置间通过所述活动杆连接，所述旋转测量探头上设有径向伸缩齿和高精度摄像头，所述径向伸缩齿可沿所述旋转测量探头的半径方向伸缩，所述高精度摄像头的信号输出端口连接有所述数据处理显示装置，所述数据处理装置固定在所述探头调节控制装置上。本发明通过对产生烧蚀的加热器电极内表面进行测量和拍照，形成每一个烧蚀截面上的内径尺寸、周向每一个点上的烧蚀量以及实际烧蚀形貌图像，实现了对加热器电极烧蚀情况的有效监测。
Description
技术领域
本发明涉及设备监测技术领域，尤其是涉及一种加热器电极烧蚀情况监测装置。
背景技术
在航天领域使用电弧加热器产生电弧对模型进行烧蚀，加热器工作时电极内部形成的电弧也在不断地对电极进行烧蚀，最终将电极烧透，引发漏水造成熄弧，从而打断正常的模型烧蚀试验，既影响试验进度，又对模型和加热器本身产生不利影响。
在现有条件下，一般通过目测电极内部烧蚀情况，从而判断是否需要更换电极，这种方式既依赖大量烧蚀试验的经验，又无法准确判断电极更换时机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加热器电极烧蚀情况监测装置，该加热器电极烧蚀情况监测装置能够通过对产生烧蚀的加热器电极内表面进行精确测量和拍照，快速准确判断是否需要更换加热器电极。
本发明提供一种加热器电极烧蚀情况监测装置，包括旋转测量探头、活动杆、探头调节控制装置和数据处理显示装置；
所述旋转测量探头与所述探头调节控制装置间通过所述活动杆连接，所述旋转测量探头上设有径向伸缩齿和高精度摄像头，所述径向伸缩齿可沿所述旋转测量探头的半径方向伸缩，所述高精度摄像头的信号输出端口连接有所述数据处理显示装置，所述数据处理装置固定在所述探头调节控制装置上。
进一步地，所述活动杆为多级拉伸杆，所述多级拉伸杆包括依次镶套的第一拉伸杆、第二拉伸杆和第三拉伸杆，所述第一拉伸杆与所述探头调节控制装置连接，所述第三拉伸杆与所述旋转测量探头连接。
进一步地，所述第一拉伸杆上设有用于固定所述第二拉伸杆的第一锁紧螺母，所述第二拉伸杆上设有用于固定所述第三拉伸杆的第二锁紧螺母。
进一步地，所述探头调节控制装置包括安装头、调节螺母和旋转控制键，所述安装头的一端与所述第一拉伸杆连接，所述安装头的另一端安装有所述调节螺母和所述旋转控制键。
进一步地，所述数据处理显示装置包括安装座、显示器和电源控制键，所述安装座固定在所述安装头上，所述显示器和所述电源控制键均安装在所述安装座上，所述显示器与所述高精度摄像头连接。
进一步地，所述安装头内设有伺服电机，所述多级拉伸杆内部设有多级传动杆，所述伺服电机与所述旋转测量探头间通过所述多级传动杆连接。
进一步地，所述径向伸缩齿和所述高精度摄像头位于所述旋转测量探头的侧壁上，所述多级传动杆靠近所述旋转测量探头的一端设有丝杠和丝杠螺母，所述丝杠螺母用于控制所述径向伸缩齿的伸缩。
进一步地，所述高精度摄像头的对焦系统与所述旋转控制键连接，所述旋转控制键上还设有所述伺服电机的电源开关。
进一步地，所述径向伸缩齿的端部设有触点，所述触点与压力报警回路连接。
本发明的技术方案通过对产生烧蚀的加热器电极内表面进行精确测量，形成每一个烧蚀截面上的内径尺寸、周向每一个点上的烧蚀量，实现了对电极烧蚀情况的精确数字化测量；通过对产生烧蚀的加热器电极内表面进行拍照，产生实际烧蚀形貌图像，实现了对电极烧蚀情况的直观全面判断。能够在加热器电极烧蚀一段时间后，快速准确判断是否需要更换加热器电极，避免电极烧透，引发漏水造成电弧加热器熄弧，影响试验进度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明的旋转测量头的结构示意图；
图3为本发明的多级拉伸杆的结构示意图；
图4为本发明的探头调节控制装置的结构示意图；
图5为本发明的数据处理显示装置的结构示意图；
图6为本发明的多级传动杆的示意图；
图7为本发明的径向伸缩齿使用楔形块的伸缩方式示意图；
图8为本发明的径向伸缩齿使用凸轮的伸缩方式示意图。
附图标记说明：
1-旋转测量探头、101-径向伸缩齿、102-高精度摄像头、2-多级拉伸杆、201-第一拉伸杆、202-第二拉伸杆、203-第三拉伸杆、204-第一锁紧螺母、205-第二锁紧螺母、3-调节控制装置、301-安装头、302-调节螺母、303-旋转控制键、4-数据处理显示装置、401-安装座、402-显示器、403-电源控制键、5-丝杠螺母。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图8所示：
本发明提供一种加热器电极烧蚀情况监测装置，包括旋转测量探头1、多级拉伸杆2、探头调节控制装置3和数据处理显示装置4，旋转测量探头1与探头调节控制装置3间通过多级拉伸杆2连接，旋转测量探头1上设有径向伸缩齿101和高精度摄像头102，高精度摄像头102的信号输出端口连接有数据处理显示装置4。
探头调节控制装置3为控制系统，旋转测量探头1为执行系统，径向伸缩齿101可以被控制伸缩，当其伸出到接触电机的内壁后，即停止伸出并反馈给数据处理显示装置4；数据处理显示装置4记录并显示出此时径向伸缩齿101测量出的电极内径，然后控制整个旋转测量探头1旋转，旋转测量探头1上的高精度摄像头102随之旋转，对电极内壁进行连续拍照成像，形成实际烧蚀形貌图像，并输出到数据处理显示装置4；多级拉伸杆2的作用是调整旋转测量探头1在电极内的位置，通过调节多级拉伸杆2的长度，可以使旋转测量探头1逐渐深入电极内部进行监测工作。
多级拉伸杆2包括依次镶套的第一拉伸杆201、第二拉伸杆202和第三拉伸杆203，第一拉伸杆201与探头调节控制装置3连接，第三拉伸杆203与旋转测量探头1连接。整个装置的主体从控制系统到执行系统依次是：探头调节控制装置3、第一拉伸杆201、第二拉伸杆202、第三拉伸杆203、旋转测量探头1。
第一拉伸杆201上设有用于固定第二拉伸杆202的第一锁紧螺母204，第二拉伸杆202上设有用于固定第三拉伸杆203的第二锁紧螺母205。当旋转测量探头1在电极内的深度确定后，为固定其位置，需要多级拉伸杆2固定，第一锁紧螺母204或第二锁紧螺母205具体位于相应拉伸杆的端部，保证拉伸杆能伸出足够长度，拧动两锁紧螺母，则拉伸杆长度固定；当然，拉伸杆的固定方式并不局限于此，还可以设置成阻尼固定等。
探头调节控制装置3包括安装头301、调节螺母302和旋转控制键303，安装头301的一端与第一拉伸杆201连接，另一端与用于调节径向伸缩齿101的调节螺母302连接，调节螺母302的一侧安装有旋转控制键303。第一拉伸杆201与探头调节控制装置3的安装头301连接，安装头301为一中空圆柱手柄，其内设有伺服电机和多级传动杆。
数据处理显示装置4包括安装座401、显示器402和电源控制键，安装座401固定在安装头301上，显示器402和电源控制键均安装在安装座401上，电源控制键与显示器402的电源系统连接，显示器402与高精度摄像头102连接。即数据处理显示装置4固定在探头调节控制装置3上，显示器402用于显示高精度摄像头102的拍摄图像，显示器402与高精度摄像头102之间，优选为无线连接，当然也可以是有线连接，电源控制键作为显示器402的电源开关。
安装头301内设有伺服电机，多级拉伸杆2内部设有多级传动杆，伺服电机与旋转测量探头1间通过多级传动杆连接。多级拉伸杆2为中空拉伸杆，内部设有与多级拉伸杆2的拉伸长度相符合的多级传动杆，伺服电机通过多级传动杆控制旋转测量头1的旋转，多级拉伸杆2和多级传动杆是常规的现有技术，此处不再赘述其结构，
旋转测量探头1的侧壁上设有径向伸缩齿101和高精度摄像头102，多级传动杆靠近旋转测量探头1的一端设有丝杠和丝杠螺母5，丝杠螺母5用于控制径向伸缩齿101的伸缩。调节螺母302对于调节径向伸缩齿101的实现方式具体为，可以通过在多级拉伸杆2外部镶套一空心丝杠，丝杠端部的丝杠螺母5通过楔形块或凸轮机构，将径向伸缩齿101顶出，此时调节螺母302直接与丝杠的端部连接即可；或者采用另一种方式，即在多级传动杆上，与径向伸缩齿101相应的位置，设计部分丝杠段，丝杠螺母5通过楔形块或凸轮机构，将径向伸缩齿101顶出，此时调节螺母302直接与伺服电机的转动轴连接即可，径向伸缩齿的回缩可以通过将各径向伸缩齿的底部连接弹簧，来帮助在丝杠退回后，径向伸缩齿的回收，旋转控制键303与高精度摄像头102间，为防止高精度摄像头102的转动造成的缠线，优选为无线连接，而旋转控制键303与伺服电机间，可以采用无线连接或有线连接。
伺服电机的控制系统和高精度摄像头102的对焦系统均与旋转控制键303连接，旋转控制键303的旋转用于控制高精度摄像头102的对焦，旋转控制键303的开关用于控制伺服电机的启停。旋转控制键303的转盘上有信号发射装置，与高精度摄像头102的信号接收装置连接，控制高精度摄像头102对焦，当对焦完成后，按下旋转控制键303，伺服电机电源接通，开始工作，通过多级传动轴带动旋转测量探头1转动。
径向伸缩齿101的端部设有触点，触点与压力报警回路连接。触点与电极内壁接触时，即产生一定的压力，压力传感器监测到压力值时，即向报警回路发送信号，报警回路同时发送信号给数据处理显示装置4，,数据处理显示装置4报警，则使用者知道触点已接触到电极内壁，停止旋转调节螺母302，记录此时的电极内径；压力报警回路的设计已经被广泛使用，此处不再赘述其结构；在旋转测量头1旋转过程中，触点始终与电极内壁轻微接触，二者间具有轻微的滑动摩擦，当然，如果要避免滑动摩擦，可将触点设计为滚轮形式，将滑动摩擦变为滚动摩擦。
本装置在使用时，首先将旋转测量头1伸入管状电极内部，调节多级拉伸杆2，通过改变第二拉伸杆202和第三拉伸杆203的伸出长度，保证旋转测量头1能够测量到不同烧蚀区域。当测量位置确定后，锁紧第一锁紧螺母204和第二锁紧螺母205，按下数据处理显示组件上的电源控制键，转动调节螺母302，控制旋转测量头1上的伸缩齿沿径向不断向外伸出，伸缩齿设上有圆周方向均匀分布的3个触点，当触点接触并紧靠在电极内壁时，数据处理显示组件发出提示声音，随即高精度摄像头102闪光灯打开并开始工作，转动安装头301上的旋转控制键303可实现高精度摄像头102对焦，显示器402上即时显示图像，对焦成功后，按下旋转控制键303，控制旋转测量头1将沿周向旋转，高精度摄像头102同时拍照记录，从而将电极烧蚀区域测量处周向内径尺寸和烧蚀形貌全部显示并记录下来，可通过显示器402实时查看和回放分析。测量结束，先后按下旋转控制键303和电源控制键，则旋转测量头1停止转动，数据处理显示组件停止工作。
通过分析每一个烧蚀截面上的内径尺寸、周向每一个点上的烧蚀量大小，结合烧蚀之前的电极内径，当烧蚀部位的电极壁厚小于某一数值时，即可判断电极表面出现较大凹坑需要更换。通过分析每一个烧蚀截面上的烧蚀形貌图像，对于局部颜色发生明显变化、表面出现较深烧蚀小孔，即可判断电极即将产生穿孔部位需要更换。通过数据和图像的分析，实现了快速准确判断是否需要更换加热器电极，保证了试验的高效开展。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，包括旋转测量探头、活动杆、探头调节控制装置和数据处理显示装置；
所述旋转测量探头与所述探头调节控制装置间通过所述活动杆连接，所述旋转测量探头上设有径向伸缩齿和高精度摄像头，所述径向伸缩齿可沿所述旋转测量探头的半径方向伸缩，所述高精度摄像头的信号输出端口连接有所述数据处理显示装置，所述数据处理装置固定在所述探头调节控制装置上。
2.根据权利要求1所述的一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，所述活动杆为多级拉伸杆，所述多级拉伸杆包括依次镶套的第一拉伸杆、第二拉伸杆和第三拉伸杆，所述第一拉伸杆与所述探头调节控制装置连接，所述第三拉伸杆与所述旋转测量探头连接。
3.根据权利要求2所述的一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，所述第一拉伸杆上设有用于固定所述第二拉伸杆的第一锁紧螺母，所述第二拉伸杆上设有用于固定所述第三拉伸杆的第二锁紧螺母。
4.根据权利要求2所述的一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，所述探头调节控制装置包括安装头、调节螺母和旋转控制键，所述安装头的一端与所述第一拉伸杆连接，所述安装头的另一端安装有所述调节螺母和所述旋转控制键。
5.根据权利要求4所述的一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，所述数据处理显示装置包括安装座、显示器和电源控制键，所述安装座固定在所述安装头上，所述显示器和所述电源控制键均安装在所述安装座上，所述显示器与所述高精度摄像头连接。
6.根据权利要求5所述的一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，所述安装头内设有伺服电机，所述多级拉伸杆内部设有多级传动杆，所述伺服电机与所述旋转测量探头间通过所述多级传动杆连接。
7.根据权利要求6所述的一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，所述径向伸缩齿和所述高精度摄像头位于所述旋转测量探头的侧壁上，所述多级传动杆靠近所述旋转测量探头的一端设有丝杠和丝杠螺母，所述丝杠螺母用于控制所述径向伸缩齿的伸缩。
8.根据权利要求7所述的一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，所述高精度摄像头的对焦系统与所述旋转控制键连接，所述旋转控制键上还设有所述伺服电机的电源开关。
9.根据权利要求7所述的一种加热器电极烧蚀情况监测装置，其特征在于，所述径向伸缩齿的端部设有触点，所述触点与压力报警回路连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210511 |