Устройство для измерения диаметра отверстия

 

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 наконечников, 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 5/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - —!

1 а

4 (Л (с (Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4672274/28 (22) 03.04.89 (46) 07,09.91. Бюл. № 33 (71) Уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.Э.Дэержинского (72) И,А.Пермитин, В.А.Агафонов, А.Н.Комаров, Г.А.Бологов и Ю.А.Букин (53) 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 375466; кл. G 01 В 5/08, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ОТВЕРСТИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения диаметров ступенчатых осевых каналов роторов турбин, и может быть исИзобретение относится v, 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; на фиг.2 — узел I на фиг.1; на фиг.3 — вид А на фиг.1; на фиг.4 — 7 — положение 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, „„5U„„1675651 А1 пользовано в теплоэнергетике и отраслях энергетического машиностроения. Цель изобретения — повышение точности измерений. Перемещение измерительных наконечников, 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. которые расположены в корпусе 1 с воэможностью 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 б, 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

1675651 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 5 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 н 10 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 воэ- 15 можностью вращения, например, выполненные в виде наружных колец и подшипников качения.

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

Узел создания измерительного усилия содержит жестко закрепленный на штоке 2 стакан 24, втулку 25 с торцовыми выступами, имек>щую воэможностью перемещения вдоль штока 2 и взаимодействия со стаканом 24, опорную втулку 26 с торцовыми пазами, которая закреплена в корпусе 1, и 30 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 высту- 35 пон 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 рав- 40 номерно 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 связь>вают 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, выпол- 50 ненный в виде жестко закрепленной на корпусе 1 втулки 38 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 55 каналом ротора турбины и имеют воэможность возвратно-и оступательного движения в направлении продольной оси корпуса

1. Длина рычагов 29, расположенных в каждом сечении корпуса I, 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 захватам 42 гайки 40.

Тяговые звенья 35 расположены в направляющих .элементах 44, установленных во фланце 39 втулки 38.

Устройство работает следующим образом.

До начала измерений устройство тарируют по эталону на размер контролируе;:,>го диаметра. При выполнении измерений блок

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

Устройство с измерительными на.;онечниками 4, введенными в направляющие 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 диаметра входного отверстия ротора 45, устройство вводят в канал на заданную глубину, при этом кольца 19 опускаются на контролируемую поверхность 46. Кольца 19 поддейстнием веса устройства прижимаются к поверхности 46 и принимают неподвижное состояние, что обеспечивает поворот устройства в подшипниках, чем исключается повреждение контролируемой поверхности 46 деталями устройства.

Рукоягкой 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 захват 42 прижимается к кольцевой насадке

43 и в результате вращательного движения гайки 40 перемещает насадку 43 и связанные с ней обоймы 36, Они. в евою очередь, передают усилие на пружины 37, тяговые 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 роликами ЗО 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 преодолевая 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

1675651 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 пружину 6 от поломок.

При подводе измерительных наконечников 4 к контролируемой поверхности 46 такопроводящие 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, имеющего большие габаритные размеры, например. измерительные наконечники 4 находятся на глубине до 3600 мм и визуальI но контролировать контакты измерительных наконечников 4 с поверхностью 46 в глубине канала затруднительно, наличие в

10 электрической схеме светодиодных указателей 2 обеспечивает надежность и высокую точность измерений, Если один измерительный наконечник 4 в результате выбооки металла в канале ро15

4 соответствующая электрическая цепь замыкается, второй светодиодный указатель

23 получает свечение. Измерение свечения с выборкой производится flpL1 светящихся светодиодных указателях 23, Упругие зле55 менты 13 обеспечивают возможность перемещения конуса 5 в вертикальном направлении, а также центрируют конус 5 в исходном положении при отводе штока 2 от тора 45 с глубиной а, полученной, например, при шлифовании (фиг.4). не дойдет да контролируемой поверхности 46, одна из электрических цепей окажется разомкнутой 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 измерительных наконечников 4. Так как один измерительный наконечник 4 уже поджат к поверхности 46, к этой поверхности с противоположной стороны начнет перемещаться другой измерительный нако30 нечник 4.

Так как рабочий конец 3 штока 2 установлен в конусе 5 с радиальным зазором, а буртик 12 — с радиальным зазором в кольцевой приставке 9, в результате принудительного 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

40 наконечников 4 на расстояние (между осями 0 — 0, Ñl — 0i (фиг.5). При этсм верхний измерительный наконечник 4 остается неподвижным на расстоянии Ll от оси 0 — 0 штока 2, который, перемещаясь в корпусе 1, не меняет своего углового положения, а нижний измерительный наконечник 4 перемещается на расстояние L2 от оси 0-0 на глубину выборки а и соприкасается с поверхностью выборки.

В результате соприкосновения контакта 15 нижнего измерительного наконечника

1675651 измерительных наконечников 4. На фиг.6, 7 показаны вероятные изменения сечения канала ротора 45, при которых возмо>кен недовод одного или обоих сразу измерительных наконечников 4 к поверхности 46 на расстояния ар, аз, а 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 ар, аэ, ал и доводят их до сопри1 косновения 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 радиал ного перемещения измерительные наконечники, связанный с рабочим концом штока конус, предназначенный для разведения измерительных наконечников, узел создания измерительного усилия с рабочей пружиной, расположенный на корпусе центрирующий узел и закрепленный на корпусе и взаимодействующий со штоком отсчетный механизм, о т л и ч а ю щ е е с я тем, по, с целью повышения точности измерений ступенчатых осевых каналов роторов турбин, в корпусе выполнен байонетный паз, конус выполнен с глухим осевым стверстием, 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 лз измерительных

/5 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 влде 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 втулки с наружной резьбой и фланцем, усTàíовленных во фланце направляюших 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 о6е стороны от измeðèòåëüíûõ наконечников с возможностью вращения двумя предохо,мнительными кольцами, размещенным в сферическом гнезде штока и взаимодействующим с плоским дном отверстия конуса шариком, закрепленными в корпусе упругими элементами, предназначенными для базироBàíèÿ конуса, и с еетодиодн ы ми у к азател я ми, электрическии связанными с контактами измерительных наконечников.

1675651

Фиг.2

1675651

Положение разжимнаго конуса ори изменении салям сбыборкой

1675651

Составитель В.Похмельных

Техред M.Ìoðråíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор А.Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2992 Тираж 365 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5