CN1403784A - 狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置 - Google Patents

Abstract

狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置属于机器人应用领域。主要包括：减速直流电机、滑动轴套、支板、吊杆、机械臂、隔板、组合探头、光电传感器、码盘、转轴，机械臂末端与吊杆连接，两支板与吊杆和隔板连接，减速直流电机与一支板连接，减速直流电机输出轴与转轴相连，转轴通过两个滑动轴套支承在两个支板的轴孔内，滑动轴套与支板孔之间为过盈配合，与转轴为间隙配合，转轴上设有码盘，在两个支板下部分别设置光电传感器，码盘上带切口的圆板正好处于光电传感器上感应槽中央，在转轴输出端设置组合探头。本发明结构简单紧凑、反应灵敏，是火力发电厂锅炉热交换器承压管道检测机器人的一个十分重要的检测装置。

Description

狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置

技术领域

本发明涉及的是一种热交换管道直径测量装置，特别是一种狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置，属于机器人应用领域。

背景技术

承压管道是火力发电厂锅炉热交换器中的关键部件，其分布立体上呈多层排列，深度达1.5米，平面内呈U型来回分布，管道表面有螺旋型热交换鳍片，鳍片与鳍片间距12.5mm，鳍片深17.5mm，水平相邻管道最小间距48.5mm，上下两层管道间最小距离28mm。这种复杂的管道形状、空间排列以及狭小的管道间距给内层管道外表面缺陷检测带来了一定难度。在目前情况下，对这种承压管道的检测仅限于在锅炉维修期间由人工目测方式对其顶层管道外表面进行检测，而对其下层管道外表面缺陷检测则无能为力。因此，极有必要研制一种能够对此类承压管道组中所有管道的外表面缺陷进行扫描和检测的机器人装置，要实现对所有管道外表面缺陷的检测，机器人所带的检测探头必须能够到达管道表层平面内的任意位置。而且要在狭小空间内，完成对带鳍片的热交换管道的直径测量。经文献检索发现，中国专利号为：96117113.8，名称为：“通用大直径测量规及其测量方法”，该专利公开了一种通用性强的高精度大直径测量规，该大直径测量规由一系列测量规单体和若干附件组成。每一测量规单体由两个测量元件及固定器件和本体组成。各测量规单体首尾相接放置，并通过固定器件固定在被测圆柱的一个圆周上，直至被测圆周上所余空间足够小或不能够放置一个测量规单体为止。记下所放置的测量规单体及其个数，并测量出封闭尺寸，根据几何关系，可得一以被测直径为变量的方程，即可解出被测直径。该发明专利所阐述的结构比较复杂，而且测量时，需要固定在被测圆柱的一个圆周上，所以，它不能作为狭小空间内带鳍片的热交换管道的直径测量装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置，将直径测量传感器与微型执行气缸组合成一体，使其通过机械臂末端的减速电机的驱动完成周围管道表面缺陷处管道直径的测量，结构简单、反应灵敏。本发明是根据以下技术方案实现的，主要包括：减速直流电机、滑动轴套、支板(一)和(二)、吊杆、机械臂、隔板、转轴、组合探头、光电传感器(一)和(二)、码盘，其连接方式为：机械臂末端与吊杆用螺钉连接，两支板(一)和(二)用螺钉与吊杆和隔板连接，减速直流电机用螺钉与支板(一)连接，减速直流电机的输出轴用销与转轴相连，转轴通过两个滑动轴套(一)和(二)支承在两个支板(一)和(二)的轴孔内，滑动轴套(一)和(二)与支板(一)和(二)孔之间为过盈配合，与转轴为间隙配合，转轴上设有码盘，码盘与转轴之间用紧定螺钉连接，在两个支板(一)和(二)的下部分别设置光电传感器(一)和(二)，光电传感器(一)、(二)与两支板(一)、(二)用螺钉连接，码盘上带切口的圆板正好处于光电传感器上的感应槽中央，在转轴的输出端设置组合探头，两者之间通过螺纹连接，并用一防松螺母锁紧。

直径测量的组合探头主要包括：内螺套、探头壳体、微型螺纹气缸、连接螺套、弧形探头簧片、小圆棒、应变片，其连接方式为：内螺套压入探头壳体，两者之间紧配合，微型螺纹气缸穿过探头壳体的中心孔，两端用螺母拧紧将气缸夹紧在探头壳体上，连接螺套拧在微型螺纹气缸的输出活塞杆上，并用防松螺母拧紧，弧形探头簧片与连接螺套用销连接，在弧形探头簧片上再钎焊3个小圆棒，分别位于弧形探头簧片的内侧中心和内侧两端，在弧形探头簧片根部左右两侧的内外表面对称地各贴2件应变片。

检测机器人将组合探头伸入到鳍片管道群中，当末端减速电机的轴线到达指定需要检测的4个相邻管道的中心时停止，此时，减速直流电机通电运转，经转轴驱动直径测量探头从下垂位置旋转一定的角度，使探头正对需要直径测量的管道缺陷表面，角度通过码盘和光电传感器得到控制，然后，接通微型螺纹气缸的进气阀，使气缸的输出活塞杆外伸，带动弧形探头簧片以一定的压力压向管道的被测区域，当弧形探头簧片被微型螺纹气缸的输出活塞杆顶到被测管道上时，被测管道曲率的变化使弧形探头簧片产生不同的弯曲变形，于是，会有不同的应变输出，根据标定曲线，就可确定被测管道的直径，检测数据被上传到上位监控仪表，检测完毕，关闭微型螺纹气缸的进气阀，微型螺纹气缸的输出活塞杆带着弧形探头簧片在气缸内置弹簧的作用下缩回至原位，此时，减速直流电机又通电运转，经转轴驱动直径测量探头从当前的位置旋转一定的角度回到初始的直径测量探头下垂位置，完成一次检测过程。若需要对其他管道继续进行检测，则重复上述过程，直到所有的有表面缺陷的管道直径测量结束为止。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明将直径测量的组合探头与微型螺纹气缸组合成一体通过机械臂末端的减速电机的驱动完成周围有缺陷的管道表面的直径测量，其中，直径测量的组合探头采用应变法原理设计了一种专门用于管道直径测量的弧形探头簧片，将应变片贴在弧形探头簧片的根部并组成测量桥，当弧形探头簧片被一定的压力压到被测管道上时，管道外表面曲率的变化最终通过应变的变化反映出来，这样，该传感器经过标定试验以后，就可以用于管道直径的测量。整个探头结构紧凑，适合作为狭小空间内带鳍片的热交换管道表面的直径测量装置，是火力发电厂锅炉热交换器承压管道检测机器人的一个十分重要的组成部分。

附图说明

图1本发明直径测量装置总体结构示意图

图2直径测量装置工作时的位置示意图

图3直径测量装置组合探头结构示意图

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明主要包括：减速直流电机1、滑动轴套2和8、支板3和6、吊杆4、机械臂5、隔板7、组合探头9、光电传感器10和11、码盘12、转轴13，其连接方式为：机械臂5末端与吊杆4用螺钉连接，两支板3和6用螺钉与吊杆4和隔板7连接，减速直流电机1用螺钉与支板3连接，减速直流电机1的输出轴用销与转轴13相连，转轴13通过两个滑动轴套2和8分别支承在两个支板3和6的轴孔内，转轴13上设有码盘12，码盘12与转轴13之间用紧定螺钉连接，在两个支板3和6的下部分别设置光电传感器10和11，光电传感器10、11与支板3、6用螺钉连接，码盘12上带切口的圆板正好处于光电传感器10和11上的感应槽中央，在转轴13的输出端设置组合探头9，两者之间通过螺纹连接，并用一防松螺母锁紧。

两滑动轴套2、8与两支板3、6孔之间为过盈配合，与转轴13为间隙配合。

组合探头9主要包括：内螺套21、探头壳体15、微型螺纹气缸16、连接螺套17、弧形探头簧片18、小圆棒19、应变片20，其连接方式为：内螺套21压入探头壳体15，两者之间紧配合，微型螺纹气缸17穿过探头壳体15的中心孔，两端用螺母拧紧，连接螺套17拧在微型螺纹气缸16的输出活塞杆上，并用防松螺母拧紧，弧形探头簧片18与连接螺套17用销连接，在弧形探头簧片18上再钎焊3个小圆棒19，在弧形探头簧片18根部左右两侧的内外表面靠近中央处对称地各贴有应变片20。

微型螺纹气缸16夹紧在探头壳体15上。直径测量弧形探头簧片18检测时向被测管道施加压力的驱动元件为单作用微型螺纹气缸16。

3个小圆棒19分别位于弧形探头簧片18的内侧中心和内侧两端。

Claims (6)

1、一种狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置，主要包括：减速直流电机(1)、滑动轴套(2)和(8)、支板(3)和(6)、吊杆(4)、机械臂(5)、隔板(7)、光电传感器(10)和(11)、码盘(12)、转轴(13)，其特征在于还包括：组合探头(9)，其连接方式为：机械臂(5)末端与吊杆(4)用螺钉连接，两支板(3)和(6)用螺钉与吊杆(4)和隔板(7)连接，减速直流电机(1)用螺钉与支板(3)连接，减速直流电机(1)的输出轴用销与转轴(13)相连，转轴(13)通过两个滑动轴套(2)和(8)分别支承在两个支板(3)和(6)的轴孔内，转轴(13)上设有码盘(12)，码盘(12)与转轴(13)之间用紧定螺钉连接，在两个支板(3)和(6)的下部分别设置光电传感器(10)和(11)，光电传感器(10)、(11)与支板(3)、(6)用螺钉连接，码盘(12)上带切口的圆板正好处于光电传感器(10)和(11)上的感应槽中央，在转轴(13)的输出端设置组合探头(9)，两者之间通过螺纹连接，并用防松螺母锁紧。

2、据权利要求1所述的这种狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置，其特征是组合探头(9)主要包括：探头壳体(15)、微型螺纹气缸(16)、连接螺套(17)、弧形探头簧片(18)、小圆棒(19)、应变片(20)、内螺套(21)、其连接方式为：内螺套(21)压入探头壳体(15)，两者之间紧配合，微型螺纹气缸(17)穿过探头壳体(15)的中心孔，两端用螺母拧紧，连接螺套(17)拧在微型螺纹气缸(16)的输出活塞杆上，并用防松螺母拧紧，弧形探头簧片(18)与连接螺套(17)用销连接，在弧形探头簧片(18)上再钎焊3个小圆棒(19)，在弧形探头簧片(18)根部左右两侧的内外表面对称地各贴有应变片(20)。

3、根据据权利要求2所述的这种狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置，其特征是微型螺纹气缸(16)夹紧在探头壳体(15)上。

4、根据权利要求2所述的这种狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置，其特征是弧形探头簧片(18)检测时向被测管道施加压力的驱动元件为单作用微型螺纹气缸(16)。

5、根据权利要求2所述的这种狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置，其特征是3个小圆棒(19)分别位于弧形探头簧片(18)的内侧中心和内侧两端。

6、根据权利要求1所述的这种狭小空间内带鳍片的热交换管道直径测量装置，其特征是两个滑动轴套(2)、(8)与两支板(3)、(6)孔之间为过盈配合，与转轴(13)为间隙配合。

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