Устройство для измерения диаметра отверстия Советский патент 1991 года по МПК G01B5/12 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения диаметров ступенчатых осевых каналов роторов турбин, и может быть использовано в теплоэнергетике и в отраслях энергетического машиностроения.

Целью изобретения является повышение точности измерений ступенчатых осевых каналов роторов турбин.

На фиг. 1 представлено устройство, продольный разрез: нэ фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - вид А на фиг.1; на фиг.4 - 7 - положа; ние измерительных наконечников во время измерений.

Устройство содержит полый корпус 1, установленный в нем с возможностью продольного перемещения шток 2 с рабочим концом 3, измерительные наконечники 4,

которые расположены в корпусе 1 с возможностью радиального перемещения, связанный с рабочим концом 3 штока 2 конус 5, который предназначен для разведения измерительных наконечников 4, узел создания измерительного усилия с рабочей пружиной 6, расположенный на корпусе 1 центрирующий узел и закрепленный на корпусе 1 и взаимодействующий со штоком 2 отсчетный механизм 7, например индикатор часового типа (фиг.1).

Конус 5 имеет осевое отверстие с плоским дном 8 и кольцевую приставку 9. В торце рабочего конца 3 штока 2 выполнено осевое сферическое гнездо 10. в котором установлен шарик 11. Шток 2 также имеет буртик 12. Конус 5 взаимодействует с рабочим концом 3 штока 2 через шарик 11 и

О

XI

СП

о ел

буртик 12 и поддерживается с помощью упругих элементов 13, закрепленных в корпусе 1.

Каждый из измерительных наконечников 4 выполнен в виде полого штифта 14, в котором установлены изолированный контакт 15 (фиг.2) и седло 16, предназначенное для взаимодействия с конусом 5. Измерительные наконечники 4 установлены в направляющих втулках 17, закрепленных в корпусе 1. Постоянный поджим измерительных наконечников 4 к конусу 5 обеспечивается пружинами 18. По обе стороны от наконечников 4 на корпусе 1 установлены два предохранительных кольца 19 с возможностью вращения, например, выполненные в виде наружных колец и подшипников качения.

Контакты 5 измерительных наконечников 4 с помощью токопроводов 20 связаны с электроблоком, состоящим из блока 21 питания, резисторОЕ 22 и светодиодных указателей 23.

Узел создания измерительного усилия содержит жестко закрепленный на штоке 1 стакан 24, втулку 25 с торцовыми выступами, имеющую возможностью перемещения вдоль штока 2 и взаимодействия со стаканом 24, опорную втулку 26 с торцовыми пазами, которая закреплена в корпусе 1, и закрепленную в штоке 2 рукоятку 27, которая расположена в байонетном пазу 28 корпуса 1 (фиг.З). Втулка 25 и опорная втулка 26 установлены с возможностью взаимодействия соответственно торцовых выступов и пазов. Рабочая пружина 6 установлена своими концами на втулке 25 и опорной втулке 26.

Центрирующий узел включает в себя шарнирно расположенные на корпусе 1 равномерно в его поперечном сечении рычаги 29 с роликами 30 на их рабочих концах, пружины 31, которые связывают рычаги 29 с корпусом 1, шарнирно установленные на рычагах тяги 32 и стаканы 33 с пружинами 34, которые связывают попарно рычаги 29, шарнирно установленные на ближайших к индикатору 7 рычагах 29 тяговые звенья 35 с соответствующими обоймами 36 и пружинами 37, а также винтовой механизм, выполненный в виде жестко закрепленной на корпусе 1 втулки 33 с наружной резьбой и фланцем 39, завинченной на втулку 38 гайки 40 с рукояткой 41 и торцовым захватом 42. Рычаги 29 предназначены для контакта с каналом ротора турбины и имеют возможность возвратно-поступательного движе- . ния в направлении продольной оси корпуса 1. Длина рычагов 29, расположенных в каждом сечении корпуса 1. может быть различной в зависимости от диаметра опорной ступени канала ротора турбины. Тяги 32 и тяговые звенья 35 расположены вдоль продольной оси корпуса 1. Обоймы 36 имеют кольцевые насадки 43, которые взаимодействуют с торцовым захватом 42 гайки 40. Тяговые звенья 35 расположены в направляющих элементах 44, установленных во фланце 39 втулки 38.

0 Устройство работает следующим образом.

До начала измерений устройство тарируют по эталону на размер контролирует ого диаметра. При выполнении измерений Ьлок

5 21 питания электрически соединяют с контролируемым ротором 45 турбины и включают его.

Устройство с измерительными наконечниками 4, введенными в направляющие

0 втулки 17, и рычагами 29, прижатыми к корпусу 1. подводят к входному отверстию канала ротора 45. Так как диаметр колец 19 и расстояние между противоположными роликами 30 рычагов 29 меньше величины ди5 аметра входного отверстия ротора 45, устройство вводят в канал на заданную глубину, при этом кольца 19 опускаются на контролируемую поверхность 46. Кольца 19 под действием веса устройства прижимают0 ся к поверхности 46 и принимают неподвижное состояние, что обеспечивает поворот устройства в подшипниках, чем исключается повреждение контролируемой поверхности 46 деталями устройства.

5Рукояткой 41 винтового механизма придают вращательное движение гайке 40, которая вместе с торцовым захватом 42 перемещается во втулке 38 в осевом направлении в сторону рычагов 29. Торцовый заQ хват 42 прижимается к кольцевой насадке 43 и в результате вращательного движения гайки 40 перемещает насадку 43 и связанные с ней обоймы 36. Они, в свою очередь, передают усилие на пружины 37, тяговые

5 звенья 35 и крайние рычаги 29. расположенные у входного отверстия ротора 44. Рычаги 29 поворачиваются в шарнирах, закрепленных на корпусе 1, преодолевают сопротивление пружин 31 и прижимаются своими

Q роликами 30 к поверхности 46. Одновременно под действием тяг 32. шарнирно связанных с крайними рычагами 29 и передающих усилие на пружины 34 и стаканы 33, связанные с шарнирами рычагов 29, а также прес одолевая сопротивление их пружин 31, рычаги 29 поворачиваются в шарнирах на корпусе 1 и своими роликами 30 также прижимаются к поверхности 46.

Поворотом рукоятки 41 гайки 40 винтового механизма перемещают рычаги 29 до

плотного соприкосновения роликов 30 с поверхностью 46 контролируемого канала. Пружины 34 и 37 центрирующего узла в результате различной степени сжатия обеспечивают гарантированный поджим роликов 30 к поверхности 46 и компенсируют отклонения размеров рычагов 30 и формы сечения канала ротора 45, при этом пружины 37 создают усилие, превышающее усилие пружин 34. Поджимом рычагов 29 с роликами 30 к поверхности 46 устройство центрируется в канале ротора 45, а корпус 1 занимает неподвижное положение.

После этого рукоятку 27 выводят из замкового участка байонетного паза 28 и перемещают в осевой его участок, при этом шток 2 под действием растягивающейся пружины 6, создающей усилие на втулке 25 и стакане

24,перемещается в осевом направлении в корпусе 1 и своим сферическим гнездом 10 прижимает шарик 11 к плоскому дну 8 отверстия конуса 5, который перемещается в упругих элементах 13 в осевом направлении в сторону измерительных наконечников 4. воздействует на их седла 16, сжимает пружины 18 и перемещает измерительные наконечники 4 в направляющих втулках 17 до соприкосновения контактов 15 с контролируемой поверхностью 46. При движении штока 2 под действием пружины 6 перемещается в том же направлении и измерительный стержень индикатора 7, который находится в постоянном контакте с торцовой поверхностью штока 2. При выводе рукоятки 27 из паза 28 поворачивается вокруг оси шток 2 и стакан 24, находящийся в контакте со втулкой 25, на которую опирается пружина 6. Но так как втулка 25 своими торцовыми выступами входит в торцовые пазы опорной втулки 26 и не имеет возможности поворота вокруг оси, то при повороте штока 2 стакан 24 проскальзывает по втулке

25,не задевая пружину 6, которая благодаря наличию торцовых выступов и пазов на соответствующих втулках 25 и 26 растягивается в осевом направлении. Установка пружины 6 на втулках 25 и 26, одна из которых закреплена неподвижно, а другая выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении, препятствует задеванию и скручиванию этой пружины при повороте штока 2 и предохраняет поужину 6 от поломок.

При подводе измерительных наконечников 4 к контролируемой поверхности 46 токопроводящие контакты 15 соприкасаются с ней, что при соединении блока 21 питания с ротором 45 приводит к замыканию двух независимых электрических цепей, в каждой из которых через ротор 45. контакты

15, резисторы 22, светодиодные указатели 23 и блок 21 питания протекает ток. Он вызывает свечение светодиодных указателей 23. Так как измерения в канале ротора 45, 5 имеющего большие габаритные размеры, например, измерительные наконечники 4 находятся на глубине до 3600 мм и визуаль- но контролировать контакты измерительных наконечников 4 с поверхностью 46 в

0 глубине канала затруднительно, наличие в электрической схеме светодиодных указателей 2 обеспечивает надежность и высокую точность измерений.

Если один измерительный наконечник 4

5 в результате выборки металла в канале ротора 45 с глубиной ai, полученной, напри- мер, при шлифовании (фиг.4). не дойдет да контролируемой поверхности 46, одна из электрических цепей окажется разомкнутой

0 и соответствующий светодиодный указа-, тель 23 не включится. В этом случае воздействием на рукоятку 27 осуществляют принудительное перемещение штока 2 и сопряженный с ним конус 5 в сторону изме5 рительных наконечников 4. Так как один измерительный наконечник 4 уже поджат к поверхности 46, к этой поверхности с противоположной стороны начнет перемещаться другой измерительный нако0 нечник 4.

Так как рабочий конец 3 штока 2 установлен з конусе 5 с радиальным зазором, а буртик 12 - с радиальным зазором в кольцевой приставке 9, в результате принудитель5 ного перемещения штока 2 в осевом направлении конус 5 за счет упругой деформации элементов 13 и радиальных зазоров между штоком 2 и конусом 5 сместится в одну сторону в плоскости измерительных

Q наконечников 4 на расстояние t между осями 0-0, Ci-0i (фиг.5). При этом верхний из- мерительный наконечник 4 остается неподвижным на расстоянии Li от оси 0-0 штока 2, который, перемещаясь в корпусе 1,

5 нб меняет своего углового положения, а нижний измерительный наконечник 4 перемещается на расстояние 1.2 от оси 0-0 на глубину выборки ai и соприкасается с поверхностью выборки.

0В результате соприкосновения контакта 15 нижнего измерительного наконечника 4 соответствующая электрическая цепь замыкается, второй светодиодный указатель 23 получает свечение. Измерение свечения

е С выборкой производится при светящихся светодиодных указателях 23. Упругие эле- менты 13 обеспечивают возможность перемещения конуса 5 в вертикальном направлении, а также центрируют конус 5 в исходном положении при отводе штока 2 от

измерительных наконечников 4. На фиг.6, 7 показаны вероятные изменения сечения канала ротора 45, при которых возможен недовод одного или обоих сразу измерительных наконечников 4 к поверхности 46 на расстояния 32, аз, а в, и отсутствие контактов измерительных наконечников 4 с ротором 45, В этих случаях принудительным перемещением штока 2 и конуса 5 выдвигают измерительные наконечники 4 из корпуса 1, выбирают зазоры, соответствующие величинам 32, аз, a/i и доводят их до соприкосновения с контролируемой поверхностью 46.

Каждое измерение проводят при загорании двух светодиодов 23, фиксируют показания индикатора 7, после чего в изложенном порядке производят перестановку устройства в глубине отверстия ротора 44 и проводят измерения в новых сечениях, например, через каждые 100 мм.

Формула изобретения Устройство для измерения диаметра отверстия, содержащее полый корпус, установленный в нем с возможностью продольного перемещения шток с рабочим концом, расположенные в корпусе с возможностью радиального перемещения измерительные наконечники, связанный с рабочим концом шгока конус, предназначенный для разведения измерительных наконечников, узел создания измерительного усилия с рабочей пружиной, расположенный на корпусе центрирующий узеп и закрепленный на корпусе и взаимодействующий со штоком отсчеткый механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений ступенчатых осевых каналов роторов турбин, в корпусе выполнен байонетный паз, конус выполнен с глухим осевым отверстием, имеющим плоское дно, и кольцевой приставкой, в торце рабочего конца штока выполнено осевое сферическое гнездо, на штоке выполнен предназначенный для взаимодействия с кольцевой приставкой конуса буртик, каждый из измерительных

наконечников выполнен в виде полого штифта с изолированным контактом на одном его . торце и размещенным на другом его торце седлом, предназначенным для взаимодействия с конусом, узел создания измерительного усилия выполнен в виде жестко закрепленного на штоке стакана, установленной на штоке с возможностью продольного перемещения и взаимодействия со

стаканом втулки с торцовыми выступами, закрепленной в корпусе опорной втулки с торцовыми пазами, предназначенными для взаимодействия с торцовыми выступами втулки штока, и закрепленной на штоке и

расположенной в байонетном пазу корпуса рукоятки, рабочая пружина установлена одним концом на втулке штока, другим концом - на опорной втулке, центрирующий узел выполнен в виде шарнирно установленных на корпусе подпружиненных рычагов, шарнирно установленных на рычагах вдоль продольной оси корпуса и связывающих их попарно соответствующих подпружиненных тяг и стаканов, подпружиненных

тяговых звеньев, шарнирно размещенных со стороны отсчетного механизма на соответствующих рычагах, размещенных на этих звеньях соответствующих обойм с кольцевыми насадками, жестко закрепленной на

корпусе атулки с: наружной резьбой и фланцем, установленных во фланце направляющих элементов, предназначенных для размещения соответствующих тяговых звеньев, и установленной на втулке гайки с

рукояткой и торцовым захватом, взаимодействующим с кольцевыми насадками обойм, а устройство снабжено соосно установленными на корпусе по обе стороны от измерительных наконечников с

возможностью вращения двумя.предо- хр нительными кольцами, размещенным в сферическом гнезде штока и взаимодействующим с плоским дном отверстия конуса шариком, закрепленными в кор5 пусе упругими элементами, предназначенными для базирования конуса, и светодиодными указателями, электрически связанными с контактами измерительных наконечников.

I 4 /7 Ц5%з 312129,

Риг.1

53

%W

38 У

V

32

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения диаметров ступенчатых осевых каналов роторов турбин, и может быть использовано в теплоэнергетике и отраслях энергетического машиностроения. Цель изобретения - повышение точности измерений. Перемещение измерительных наконеч- ников, установленных в корпусе, осуществляется через рукоятку, узел создания измерительного усилия, шток и конус. Конус установлен на штоке шарнирно и базируется в корпусе с помощью упругих элементов. При измерениях корпус центрируется в канале ротора турбины с помощью рычагов с опорными роликами, связывающих их подпружиненных тяг со стаканами и связывающих крайние рычаги с винтовым механизмом подпружиненных тяговых звеньев с обоймами. Перемещения штока регистрируются отсчетным механизмом. 7 ил.

П

Риг.З

О

15

Положение разжимного конуса яри изменении сечения с 6 ыд ор#ой

Исходное положение розжимного конуса

Фиг5

46

6 ь/5орха

Фиг. 4

46

Ь,

Фиг6

ИВ