Устройство для измерения размеров Советский патент 1991 года по МПК G01B3/14 G01B3/20 

19

0$

го -L 9

&

(Л

С

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности при измерении размеров угловых сварных соединений барабанов котлов со штуцерами. Устройство для измерения размеров содержит две взаимно перпендикулярные штанги 1 и 2, взаимосвязанные пластиной 3. На штангах 1 и 2 установлены с возможностью перемещения и фиксации две рамки 4 и 5 с нониусами 6 и 7, узлами 8 и 9 микрометрической подачи рамок 4 и 5, измерительными наконечниками 12 и 13 и Г-образными прозрачными шаблонами 14 и 15, стойка каждого из 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 наконечником 18, установленным с возможностью 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 S стенки штуцера посредством измерительных наконечников 13 и 18, после чего посредством измерительных наконечников 12 и 13 измеряют величины катета штуцера К и катета барабана К₁ и по положению шаблонов 14 и 15 на номограмме 23 судят о прочности сварного соединения. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

-5

11

§,11 П

15 13

I /г 1Z J 23 М 8 4 К

8 1

о %| о

со ю

iCJ

с возможностью перемещения и фиксации две рамки 4 и 5 с нониусами 6 и 7, узлами 8 и 9 микрометрической подачи рамок 4 и 5, измерительными наконечниками 12 и 13 и Г-об- разными прозрачными шаблонами 14 и 15, стойка каждого из 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 штанге2 параллельно ее основной шкале нанесена дополнительная шкала. Устройство снабжено также измерительным наконечникбм 18, установленным с возможИзобретение 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 I на фиг.1, в увеличенном масштабе; на фиг.З-сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 и 6 - положение элементов конструкции устройства при измерении толщины стенки штуцера; на фиг.7 - измерение катетов сварного соединения устройством; на 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 6, 7 соответственно. Перемещение рамок 4, 5 осуществляется узлами 8, 9 микрометрической подами рамок 4, 5. Фиксация рамок 4, 5 осуществляется винтами 10. 11 соответственно. Рамки 4, 5 снабжены измерительны- ми наконечниками 12, 13, жестко закрепленными на рамках 4, 5 параллельно осям соответствующих штанМ, 2, и Г-образ- ными прозрачными шаблонами 14, 15, стойка каждого из которых параллельна соответствующей штанге 1(2), а полка обращена к другой штанге 2(1). Шаблоны 14. 15 также жестко закреплены на рамках 4, 5

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 толщиныЗ 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 и по положению шаблонов 14 и 15 на номограмме 23 судят о прочности сварного соединения. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

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 наклад- кой 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 KI. На 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 Кч сварного шва от толщины S стенки штуцера, отсчетную шкалу каждого

из шаблонов 14, 15 изображают в отрезкях длины, соответствующих значению допустимых отклонений размеров катетов К и Ki сварного соединения.

Толщина S стемки штуцера является основным параметром, от которого зависят размеры катетов К и Ki сварного соединения, поэтому нахождение размера толщины S 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 Ki угловых сварных соединений штуцеров с барабанами, соответствующих требованиям руководящих технических материалов по сварке при монтаже оборудования тепловых электростанций РТМ-1С-81 с 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 О проводят оси координат Ох. Оу. Ось Ох проводят параллельно штанге 1, ось Оу - параллельно штанге 2. В масштабе 1:1 по оси Ох откладывают расчетные значения катетов К, по оси Оу - расчетные значения катетов Ki, строят прямую линию ZZi и многоугольник Z, d, e, I, k, I, М, Н, Р, g, r, S. Т.Прямая линия ZZi соответствует значениям катетов с учетом усилия К S+C и Ki S+-Ci. где С, Ci - усиление шва на штуцере и соответственно на барабане, а область номограммы 23, ограниченная сторонами многоугольника, - значениям катетов с учетом усиления и допустимых отклонений К S+C+P; Ki S+Ci+P, где Р - допустимые отклонения размеров. Значения катетов, попадающих в эту область, обеспечивают получение сварных соединений высокой прочности. Значения катетов, попадающих в область за пределами сторон многоугольника Z-T, не обеспечивают требуемой степени прочности сварных соединений. Для облегчения пользования номограммой выделяют зоны, ограниченные линиями ai, bi; bi, Ci и зону за линией Ci, соответствующие значениям S 2 ; и . На номограмме 23, в целях ее упрощения, обозначают одну зону S 9. По осям координат на номограмме 23 от точки Z наносят дополнительные отсчетные шкалы 24, 25 значений толщины стенки штуцеров а от центра координат отсчетные шкалы 26, 27 значений катетов К и Ki сварных соединений Отсчетные шкалы шаблонов 14, 15 изображают в отрезках liMi,liHi.HPi, обоз- 5 нэченных штриховыми линиями, соответствующих значениям допустимых отклонений размеров катетов Pi, Рз, Рз, при этом начальные штриховые линии, совпадающие с кромками шаблонов 14, 15, совмещают с осями

10 координат Ох и Оу, как показано на фиг.2.

Номограмма 23 в сочетании с шаблонами 14, 15 позволяет увеличить количество одновременно контролируемых параметров, в том числе толщину стенки штуцера S,

5 значение катета шва на штуцере К; значение катета шва на барабане KI; усиление шва на штуцере С; усиление шва на барабане Ci: допустимые отклонения размеров катетов Р, а также область высокой прочности свар0 ного шва внутри многоугольника Z...T; областей, не обеспечивающих требуемой степени прочности сварного шва за преде лами сторон многоугольника Z ..Т; зон. соответствующих различным значениям толщины

5 стенки штуцера , 2 ,S 9 и определить степень прочности сварного соеди нения на барабане котла

Результаты измерений считывают с номограммы 20 от точки пересечения нячаль0 ных штриховых линий 16, 17 шаблонов 12, 13.

До начала измерения толщины стенки S и катетов К и Ki в исходном положении измерительные наконечники 12, 13 на рамках

5 4, 5 придвинуты один к другому, начальные риски нониусов 6, 7 совпадают с начальными рисками на шкалах штанг 1, 2, начальные штриховые лини (кромки) шаблонов 14, 15 совпадают с осями координат Ох, Оу. Изме0 рительный наконечник 18 установлен заподлицо с боковой стенкой пластины 3 и зафиксирован винтом 17. Указатель 20 на каретке 19 совпадает с начальной риской на дополнительной шкале штанги 2, каретка 19

5 зафиксирована относительно штанги 2. Винт 22 ослаблен, шток 21 свободно расположен в сквозном пазу каретки 19.

Устройство работает следующим образом.

0 Для нахождения размера толщины S стенки штуцера перемещают рамку 5 по штанге 2, при этом вместе с рамкой 5 перемещается измерительный наконечник 13, узел 9 микрометрический подачи и связан5 ный с ним шток 21, который свободно перемещается в сквозном пазу каретки 19.

Измерительный наконечник 13 отводят от измерительного наконечника 12 на рамке А и устанавливают под пазом в пластине 3. Ослабляют винт 17 и перемещают измерительный 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. Расфик- сируют 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 oj измерительного наконечника 18. Устанавливают измерительный наконечник 18 на внутреннюю поверхность контролируемого штуцера, как показано на фиг.6, 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 S стенки штуцера. В этом положении при найденном значении толщины S 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 S 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 А 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 Ki, 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

0 и с номограммы 23 от точки пересечения начальных штриховых линий шаблонов 14, 15. После это го о предел я ют прочность сварного шва. Примеры определения прочности сварного шва приведены на фиг. 8, 9.

5 Пример 1. Определение прочности сварного шва при толщине стенки штуцера S 12 мм(фиг.8).

При фиксированном положении каретки 19, рамок 4, 5 и найденных значениях

0 толщины S стенки штуцера на дополнительной шкале и значениях катетов К и Ki на шкалах штанг 1, 2 начальные штриховые линии шаблонов 14, 15 пересекаются на номограмме 23 в точке 22, лежащей на прямой

5 Z-Zi внутри многоугольника Z...T - в области высокой прочности сварного шва и в зоне значений S 9 мм, при этом одна штриховая линия совпадает с отметкой 12 на шкале 24 по оси Оу, соответствующей значению

0 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 3 12 мм, и с отметкой 17

5 на шкале 27, соответствующей размеру катета на барабане Ki 17 мм.

По таблице значений катетов угловых сварных соединений находим, что при толщине S стенки штуцера 12 мм размер катета на штуце0 ре с учетом усиления должен быть К 15 мм, а размер катета на барабане Ki 17 мм и что пересечение шаблонов 14, 15 с номограммой 23 в точке Z2 действительно соответствует требованиям, предъявляемым к

5 сварному соединению высокой прочности. По положению шаблонов 14, 15 на номограмме 23 могут быть сделаны следующие выводы: катеты К и Ki соответствуют допустимым размерам, а сварное соедине0 ние имеет высокую степень прочности; имеется возможность увеличения размеров катетов К и Ki на 5 мм.

Пример 2 . Определение прочности сварного шва при толщине стенки штуцера

5 S 12 мм(фиг.Э).

В этом примере линии шаблонов 14, 15 пересекаются на номограмме в точке 2з вне пределов многоугольника Z...T, в области, не обеспечивающей требуемой степени прочности сварного шва. Если, как и в примере 1. первая линия шаблона 15 выходящая из точки Za, 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 La, и на стороне Р, Н многоугольника Z...T, при этом линия шаблона 14 совпадает с отметкой 22 мм на шкале 27 и размер катета Ki 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 возможностью перемещения относительно нее и фиксации первую рамку с нониусом, установленную на второй штанге вторую рамку с кониусом и два измерительных наконечника, жестко закреп- ленных на соответствующих рамках, отличающееся тем. что, с целью повышения точности при измерении размеров угловых сварных соединений барабанов со штуцерами, оно снабжено связывающей две штанги прозрачной пластиной с пазом, параллельk Ы

15--:

ным оси первой штанги, и нанесенным на ее поверхность графиком эталонной зависимости катетов сварного соединения от толщины стенки штуцера, двумя жестко закрепленными на соответствующих рамках Г-образными прозрачными шаблонами, стойка каждого из которых параллельна соответствующей штанге, а полка обращена к другой штанге, дополнительной шкалой, размещенной на второй штанге параллельно ее основной шкале, третьим измеритель- ным наконечником, установленным с возможностью одновременного перемещения относительно первой рамки и в ,пазу пластины и фиксации, установленной на второй штанге с возможностью перемещения и фиксации кареткой с указателем и пазом, параллельным оси второй штанги, и установленным в пазу каретки с возможностью перемещения и фиксации штоком, один конец которого взаимосвязан со второй рамкой, последняя установлена с возможностью перемещения относительно второй штанги и фиксации, а измерительные наконечники установлены так, что их оси параллельны соответствующим штангам.

23

ocfdfi Ъш/я лхндшэ wrtnfrji/OLif $ cfawcotf

- ог

ijw(b

/

7

/

1

01

U

vj/u/awwo /

VDHWOhDH

/Л

CSCO/L9L

Штуцер (труба)

ЛГ

верил/на кате/по.

ИГ/

«-

12

верШиИО КО/Ле/ЯО

Фиг 7

барсг&7Н

НО/77ЛО

26. 2b