專利名稱：狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種熱交換管道直徑測量裝置，特別是一種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置，屬于機器人應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
承壓管道是火力發(fā)電廠鍋爐熱交換器中的關(guān)鍵部件，其分布立體上呈多層排列，深度達1.5米，平面內(nèi)呈U型來回分布，管道表面有螺旋型熱交換鰭片，鰭片與鰭片間距12.5mm，鰭片深17.5mm，水平相鄰管道最小間距48.5mm，上下兩層管道間最小距離28mm。這種復(fù)雜的管道形狀、空間排列以及狹小的管道間距給內(nèi)層管道外表面缺陷檢測帶來了一定難度。在目前情況下，對這種承壓管道的檢測僅限于在鍋爐維修期間由人工目測方式對其頂層管道外表面進行檢測，而對其下層管道外表面缺陷檢測則無能為力。因此，極有必要研制一種能夠?qū)Υ祟惓袎汗艿澜M中所有管道的外表面缺陷進行掃描和檢測的機器人裝置，要實現(xiàn)對所有管道外表面缺陷的檢測，機器人所帶的檢測探頭必須能夠到達管道表層平面內(nèi)的任意位置。而且要在狹小空間內(nèi)，完成對帶鰭片的熱交換管道的直徑測量。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號為96117113.8，名稱為“通用大直徑測量規(guī)及其測量方法”，該專利公開了一種通用性強的高精度大直徑測量規(guī)，該大直徑測量規(guī)由一系列測量規(guī)單體和若干附件組成。每一測量規(guī)單體由兩個測量元件及固定器件和本體組成。各測量規(guī)單體首尾相接放置，并通過固定器件固定在被測圓柱的一個圓周上，直至被測圓周上所余空間足夠小或不能夠放置一個測量規(guī)單體為止。記下所放置的測量規(guī)單體及其個數(shù)，并測量出封閉尺寸，根據(jù)幾何關(guān)系，可得一以被測直徑為變量的方程，即可解出被測直徑。該發(fā)明專利所闡述的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且測量時，需要固定在被測圓柱的一個圓周上，所以，它不能作為狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道的直徑測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置，將直徑測量傳感器與微型執(zhí)行氣缸組合成一體，使其通過機械臂末端的減速電機的驅(qū)動完成周圍管道表面缺陷處管道直徑的測量，結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)靈敏。本發(fā)明是根據(jù)以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，主要包括減速直流電機、滑動軸套、支板(一)和(二)、吊桿、機械臂、隔板、轉(zhuǎn)軸、組合探頭、光電傳感器(一)和(二)、碼盤，其連接方式為機械臂末端與吊桿用螺釘連接，兩支板(一)和(二)用螺釘與吊桿和隔板連接，減速直流電機用螺釘與支板(一)連接，減速直流電機的輸出軸用銷與轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸通過兩個滑動軸套(一)和(二)支承在兩個支板(一)和(二)的軸孔內(nèi)，滑動軸套(一)和(二)與支板(一)和(二)孔之間為過盈配合，與轉(zhuǎn)軸為間隙配合，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有碼盤，碼盤與轉(zhuǎn)軸之間用緊定螺釘連接，在兩個支板(一)和(二)的下部分別設(shè)置光電傳感器(一)和(二)，光電傳感器(一)、(二)與兩支板(一)、(二)用螺釘連接，碼盤上帶切口的圓板正好處于光電傳感器上的感應(yīng)槽中央，在轉(zhuǎn)軸的輸出端設(shè)置組合探頭，兩者之間通過螺紋連接，并用一防松螺母鎖緊。
直徑測量的組合探頭主要包括內(nèi)螺套、探頭殼體、微型螺紋氣缸、連接螺套、弧形探頭簧片、小圓棒、應(yīng)變片，其連接方式為內(nèi)螺套壓入探頭殼體，兩者之間緊配合，微型螺紋氣缸穿過探頭殼體的中心孔，兩端用螺母擰緊將氣缸夾緊在探頭殼體上，連接螺套擰在微型螺紋氣缸的輸出活塞桿上，并用防松螺母擰緊，弧形探頭簧片與連接螺套用銷連接，在弧形探頭簧片上再釬焊3個小圓棒，分別位于弧形探頭簧片的內(nèi)側(cè)中心和內(nèi)側(cè)兩端，在弧形探頭簧片根部左右兩側(cè)的內(nèi)外表面對稱地各貼2件應(yīng)變片。
檢測機器人將組合探頭伸入到鰭片管道群中，當(dāng)末端減速電機的軸線到達指定需要檢測的4個相鄰管道的中心時停止，此時，減速直流電機通電運轉(zhuǎn)，經(jīng)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動直徑測量探頭從下垂位置旋轉(zhuǎn)一定的角度，使探頭正對需要直徑測量的管道缺陷表面，角度通過碼盤和光電傳感器得到控制，然后，接通微型螺紋氣缸的進氣閥，使氣缸的輸出活塞桿外伸，帶動弧形探頭簧片以一定的壓力壓向管道的被測區(qū)域，當(dāng)弧形探頭簧片被微型螺紋氣缸的輸出活塞桿頂?shù)奖粶y管道上時，被測管道曲率的變化使弧形探頭簧片產(chǎn)生不同的彎曲變形，于是，會有不同的應(yīng)變輸出，根據(jù)標(biāo)定曲線，就可確定被測管道的直徑，檢測數(shù)據(jù)被上傳到上位監(jiān)控儀表，檢測完畢，關(guān)閉微型螺紋氣缸的進氣閥，微型螺紋氣缸的輸出活塞桿帶著弧形探頭簧片在氣缸內(nèi)置彈簧的作用下縮回至原位，此時，減速直流電機又通電運轉(zhuǎn)，經(jīng)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動直徑測量探頭從當(dāng)前的位置旋轉(zhuǎn)一定的角度回到初始的直徑測量探頭下垂位置，完成一次檢測過程。若需要對其他管道繼續(xù)進行檢測，則重復(fù)上述過程，直到所有的有表面缺陷的管道直徑測量結(jié)束為止。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，本發(fā)明將直徑測量的組合探頭與微型螺紋氣缸組合成一體通過機械臂末端的減速電機的驅(qū)動完成周圍有缺陷的管道表面的直徑測量，其中，直徑測量的組合探頭采用應(yīng)變法原理設(shè)計了一種專門用于管道直徑測量的弧形探頭簧片，將應(yīng)變片貼在弧形探頭簧片的根部并組成測量橋，當(dāng)弧形探頭簧片被一定的壓力壓到被測管道上時，管道外表面曲率的變化最終通過應(yīng)變的變化反映出來，這樣，該傳感器經(jīng)過標(biāo)定試驗以后，就可以用于管道直徑的測量。整個探頭結(jié)構(gòu)緊湊，適合作為狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道表面的直徑測量裝置，是火力發(fā)電廠鍋爐熱交換器承壓管道檢測機器人的一個十分重要的組成部分。


圖1本發(fā)明直徑測量裝置總體結(jié)構(gòu)示意2直徑測量裝置工作時的位置示意3直徑測量裝置組合探頭結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明主要包括減速直流電機1、滑動軸套2和8、支板3和6、吊桿4、機械臂5、隔板7、組合探頭9、光電傳感器10和11、碼盤12、轉(zhuǎn)軸13，其連接方式為機械臂5末端與吊桿4用螺釘連接，兩支板3和6用螺釘與吊桿4和隔板7連接，減速直流電機1用螺釘與支板3連接，減速直流電機1的輸出軸用銷與轉(zhuǎn)軸13相連，轉(zhuǎn)軸13通過兩個滑動軸套2和8分別支承在兩個支板3和6的軸孔內(nèi)，轉(zhuǎn)軸13上設(shè)有碼盤12，碼盤12與轉(zhuǎn)軸13之間用緊定螺釘連接，在兩個支板3和6的下部分別設(shè)置光電傳感器10和11，光電傳感器10、11與支板3、6用螺釘連接，碼盤12上帶切口的圓板正好處于光電傳感器10和11上的感應(yīng)槽中央，在轉(zhuǎn)軸13的輸出端設(shè)置組合探頭9，兩者之間通過螺紋連接，并用一防松螺母鎖緊。
兩滑動軸套2、8與兩支板3、6孔之間為過盈配合，與轉(zhuǎn)軸13為間隙配合。
組合探頭9主要包括內(nèi)螺套21、探頭殼體15、微型螺紋氣缸16、連接螺套17、弧形探頭簧片18、小圓棒19、應(yīng)變片20，其連接方式為內(nèi)螺套21壓入探頭殼體15，兩者之間緊配合，微型螺紋氣缸17穿過探頭殼體15的中心孔，兩端用螺母擰緊，連接螺套17擰在微型螺紋氣缸16的輸出活塞桿上，并用防松螺母擰緊，弧形探頭簧片18與連接螺套17用銷連接，在弧形探頭簧片18上再釬焊3個小圓棒19，在弧形探頭簧片18根部左右兩側(cè)的內(nèi)外表面靠近中央處對稱地各貼有應(yīng)變片20。
微型螺紋氣缸16夾緊在探頭殼體15上。直徑測量弧形探頭簧片18檢測時向被測管道施加壓力的驅(qū)動元件為單作用微型螺紋氣缸16。
3個小圓棒19分別位于弧形探頭簧片18的內(nèi)側(cè)中心和內(nèi)側(cè)兩端。
權(quán)利要求
1.一種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置，主要包括減速直流電機(1)、滑動軸套(2)和(8)、支板(3)和(6)、吊桿(4)、機械臂(5)、隔板(7)、光電傳感器(10)和(11)、碼盤(12)、轉(zhuǎn)軸(13)，其特征在于還包括組合探頭(9)，其連接方式為機械臂(5)末端與吊桿(4)用螺釘連接，兩支板(3)和(6)用螺釘與吊桿(4)和隔板(7)連接，減速直流電機(1)用螺釘與支板(3)連接，減速直流電機(1)的輸出軸用銷與轉(zhuǎn)軸(13)相連，轉(zhuǎn)軸(13)通過兩個滑動軸套(2)和(8)分別支承在兩個支板(3)和(6)的軸孔內(nèi)，轉(zhuǎn)軸(13)上設(shè)有碼盤(12)，碼盤(12)與轉(zhuǎn)軸(13)之間用緊定螺釘連接，在兩個支板(3)和(6)的下部分別設(shè)置光電傳感器(10)和(11)，光電傳感器(10)、(11)與支板(3)、(6)用螺釘連接，碼盤(12)上帶切口的圓板正好處于光電傳感器(10)和(11)上的感應(yīng)槽中央，在轉(zhuǎn)軸(13)的輸出端設(shè)置組合探頭(9)，兩者之間通過螺紋連接，并用防松螺母鎖緊。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的這種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置，其特征是組合探頭(9)主要包括探頭殼體(15)、微型螺紋氣缸(16)、連接螺套(17)、弧形探頭簧片(18)、小圓棒(19)、應(yīng)變片(20)、內(nèi)螺套(21)、其連接方式為內(nèi)螺套(21)壓入探頭殼體(15)，兩者之間緊配合，微型螺紋氣缸(17)穿過探頭殼體(15)的中心孔，兩端用螺母擰緊，連接螺套(17)擰在微型螺紋氣缸(16)的輸出活塞桿上，并用防松螺母擰緊，弧形探頭簧片(18)與連接螺套(17)用銷連接，在弧形探頭簧片(18)上再釬焊3個小圓棒(19)，在弧形探頭簧片(18)根部左右兩側(cè)的內(nèi)外表面對稱地各貼有應(yīng)變片(20)。
3.根據(jù)據(jù)權(quán)利要求2所述的這種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置，其特征是微型螺紋氣缸(16)夾緊在探頭殼體(15)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的這種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置，其特征是弧形探頭簧片(18)檢測時向被測管道施加壓力的驅(qū)動元件為單作用微型螺紋氣缸(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的這種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置，其特征是3個小圓棒(19)分別位于弧形探頭簧片(18)的內(nèi)側(cè)中心和內(nèi)側(cè)兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置，其特征是兩個滑動軸套(2)、(8)與兩支板(3)、(6)孔之間為過盈配合，與轉(zhuǎn)軸(13)為間隙配合。
全文摘要
狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置屬于機器人應(yīng)用領(lǐng)域。主要包括減速直流電機、滑動軸套、支板、吊桿、機械臂、隔板、組合探頭、光電傳感器、碼盤、轉(zhuǎn)軸，機械臂末端與吊桿連接，兩支板與吊桿和隔板連接，減速直流電機與一支板連接，減速直流電機輸出軸與轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸通過兩個滑動軸套支承在兩個支板的軸孔內(nèi)，滑動軸套與支板孔之間為過盈配合，與轉(zhuǎn)軸為間隙配合，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有碼盤，在兩個支板下部分別設(shè)置光電傳感器，碼盤上帶切口的圓板正好處于光電傳感器上感應(yīng)槽中央，在轉(zhuǎn)軸輸出端設(shè)置組合探頭。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊、反應(yīng)靈敏，是火力發(fā)電廠鍋爐熱交換器承壓管道檢測機器人的一個十分重要的檢測裝置。
文檔編號G01B5/08GK1403784SQ0213761
公開日2003年3月19日 申請日期2002年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者高雪官, 馬培蓀, 陳剛, 魯守銀, 曹曦, 鄧輝宇, 孫安 申請人:上海交通大學(xué)