Фотоэлектрический датчик системы ориентирования электротермических устройств Советский патент 1980 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к автоматизации трубного прюизводства и может найти применение в системах автоматического наведения сварочных агрегатов и различных электротермических устройств при производстве труб. Известен фотоэлектрический датчик системы ориентирования электротермических устройств, состоящий из двух световодов, заслонки и фотоприемника, размещенных в ойцем корпусе |jQ . В ряде случаев применения датчика для ориентирования электродов, индукторов, резаков для снятия внутреннетх) грата, когда датчик должен размещаться внутри тру бы, к его работоспособности в условиях большой запыленности и высокой окружающей температуры предъявляются жест кие требования.. Указанный датчик обладает низкой надежностью, так как его оптическая система не защищена от воздействия высокой окружающей температуры и запыленности. Целью изобретения является повышение надежности при работе в условиях большой запыленности и высокой температуры окружающей среды. , Указанная цель достигается за счет того, что каждьтй из световодов дополнительно снабжен полыми элементами, имеющими форму световодов, соосно расположенными с последними и являющимися их продолжением, а корпус выполнен в виде двух частей - внутренней и наружной, разделенных зазором, образующим замкнутую цилиндрическую систему, связанную с патрубком для подвода воздуха тангенциаль-но, при этом световоды размещены во внутренней части корпуса, а их полые элементы соединены с зазором и размещены в наружной части корпуса. Для формирования спирального потока воздуха камера, образованная внутренней и наружной частями корпуса, имеет цилиндрическую форму, а патрубок присоединен к наружной части корпуса тангенциально. На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - блок-схема датчика. Фотоэлектрический датчик размещен в корпусе 1, состоящем из внутренней 2 и наружной 3 частей, имекнцих цилиндри ческую форму. Эти части соединены межд собой с зазором таким образом, что образуют замкнутую камеру 4. К наружной 3 части корпуса тангенциально присоеди. ней патрубок 5 для ввода воздуха в камеру 4. Каждый из световодов выполнен из двух соосных элементов. Одни из элементовсветоводов - Б и 7 - полые и соединены с наружной 3 частью корпуса, а дру . гие элементы световодов 8 и 9 - с внутренней 2 частью корпуса. Световоды 8 и 9 могут быть выполнены сплошными, капример, из кварцевого стекла или полыми. В последнем случае они должны быть герметично закрыты со стороньи камеры 4 кварцевым стеклом 1О (или цветным фильтром). Элементы световодов 6 и 7 явп1потся продолжением элеме.нтов световодов 8 и 9 и расположены на одной оси. В плоскости симметрии световодов 1расположен вибратор 11,. один конец которого закреплен во внутренней 2 части кфпуса датчика. На другом его конце перпеншкулярно ппоскости вибратора 11 закреплена заспонка 12, имекщая поперечн.ый размер, приблизительно равный половине расстояния между крайними наружными поверхностями световодов 8 и 9 со сторо ны заслонки 12. Кроме того, в плоскости симметрии световодов установлены электромагнитная система 13 и фотоприемник 14. Вибратор 11 приводится в движекие электромагнитной системой 13, работающей от генератора 15. Труба 16 поступает в зону визирова НИИ датчика с предварительно сваренным наружным швом 17. Распределение температуры по поверхности металла 18с противопопожной от шва 17 стороны трубы 16 имеет колоколообразную форму (кривая 1). Работа датчика основана на использо-. вании теплового излучения от объекта еле жения. При этом необходимо, чтобы характер измененин температуры в зонах, прилегакнцих к объекту слежения, был таким, как показано на кривой I. Этот вид распределения температуры устанавливаетса при естественном охлаждении шва в течение времени прохождения его от точки сварки до точки слежения. Источниками потоков излучения Ф и Ф ЯВП5ПОТСЯ зоны 19 и 2О визирования, расположенные по обеим сторонам от оси шва. Для обеспечения наибольшей чувствительности датчика центры зон визирования 19и 20 выбирают в точках, где крутизна изменения интенсивности излучения максимальна, при этом потоки Ф и Ф, поступают соответственно в систему световодов 8, 9 и 6,7. Датчик работает следующим образом. При работе датчика заслонка 12, закрепленная на вибраторе Ц, поочередно перекрывает световоды 8, 9 и перемещаются по синусоидальному закону с частотой порядка 1000 Гц модулируя пото. « 1 « 2 - противофазе. Разностный сигнал, выделяемый фотоприемником 14 датчика при сравнении интенсивности теплового излучения с обоих зон визиро- вания 19 и 20 поступает на вход блока управления 21, где он после соответствующей обработки преобразуется в сигнал регулирования, который идет в схему управления приводом корректора наводимого устройства. При работе датчика в условиях большой запыленности и высокой окружающей температуры к патрубку 5 датчика подводитсй предварительно очищенный воздух. Так как патрубок 5 присоединен к наружной 3 части корпуса тангенциально, а камера 4 имеет цилт ндрическую форму, то воздух поступает в щелевую камеру 4 по касательной. Это создает большую скорость циркуляции потока воздуха, а содержащиеся в нем частицы воды, масла и пыли за счет центробежных сил оседают на внутренней поверхности наружной 3 части кор„уса. Благодаря этому исключается возможность загрязнения элементов световодов 6-9 и одновременно воздушный поток препятствует проникновению внутрь датчика через световоды 6 и 7 частиц пыли и флюса. С другой стороны, интенсивная циркуляция потока воздуха эффективно охлаждает внутренние части датчика и фотоприемник 14, Если применяются полые элементы световодов 8 и 9, то для предохранения от загрязнения внутренней оптической системы датчика, данные элементы световодов 8 и 9 должны быть ерметичйо закрыты со стороны камеры 4 кварцевым стеклом ю (или цветньтм фильтром). Указанная конструкция датчика позво- ляет надежно защищать его оптическую систему от частиц пыли и флюса, а также от воздействия окружающей высокой тем. пературы, что существенно повышает надежность работы датчика в сложных условиях при сварже и локш1ьной термообработке труб. Опытно-промышленные испытания, про- водимые на Волжском трубном заводе, по наведению внутренней сварочной головки и индукторов локальной термообработки показали, что у такого датчика, расположенного на высоте 80 Miyi над швом с температурой 6 00°С, внутренние детали и фотоприемник не нагревались выше при его круглосуточной работе. Kjpo ме того, несмотря на повышенную запь7- ленность окружающего пространства части цами флюса, окалины, пыли и т.п., оптиче ская система датчика не требовала ее очистки в течение месяца при непрерывной работе. Ожидаемый экономический аффект от внедрения датчика по предварительным расчетам составит 4000 рублейв год за счет снижения трудозатрат, повышения качества сварки и локальной термообработки. 7 98 р е т е к и я м у .л я Фотоэлектрический датчик системы ориентй рования электротермических устройств, состоящий из двух световодов, заслонки и фотоприемника, разметиенных в общем корпусе, отличающий, ся тем, что, с целью повышения надежности при работе в условиях богшшой запыленности и высокой температуры окружакдцей среды, каждый из световодов дополнительно снабжен полымя элемевтами, имеющими форму световодов, сооснОрасположенными с последними и ЯВЛ51Ю1ЦИМИ-. ся их продолжением, а корпус выполнен в виде двух частей - внутренней и наруясной, разделенных зазором, образующим замкнутую цилиндрическую систему, связанную с патрубком для подвода воздуха тангенциально, при этом светрводы размещены во внутренней части корпуса, а их полые элементы соединены с зазором ч размещены в наружной части Kopiiyca. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР No 490595, кл. В 23-К 9/10, 1976.

15

L.

CZ

Л

21