專利名稱：狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量探頭裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種用于測試技術領域的檢測裝置，具體地說，是一種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量探頭裝置。
背景技術：
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。一種典型的直徑測量探頭裝置包括本體、可換測頭、固定量腳、活動量腳、測量杠桿和百分表，其連接關系為可換測頭分別設置在固定量腳和活動量腳的外側(cè)，活動量腳和測量杠桿與本體用活動鉸鏈連接，測量杠桿長臂的端部和短臂的端部分別設有平觸頭，百分表的傳動桿穿過本體上部的套與平觸頭相應；測量杠桿的短臂與活動量腳的短臂之間設有拉伸彈簧，活動量腳的短臂端部設有圓觸頭與測量杠桿的短臂端部的平觸頭相應；活動量腳與固定量腳的長臂之間設有凹坑內(nèi)嵌壓縮彈簧。
經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號CN1403784Y，
公開日為2003年3月19日，發(fā)明名稱為“狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量裝置”，該專利自述為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槽中央，在轉(zhuǎn)軸的輸出端設置組合探頭，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件應變片。其不足之處是由于弧形彈簧片的定型工藝相當困難，而在未經(jīng)過定型的情況下測量過程中變形大，變形后存在較大的殘余變形量，一次標定之后如不連續(xù)使用或在使用中受到外界力或碰撞，均會影響原先的標定值。因此這給該裝置的實用性及使用中的便利性帶來了較大的影響。此外，該裝置采用的是微型螺紋氣缸，測量時僅將直徑測量組合探頭的一端向前伸出，而整個裝置在空間中的位置僅依靠柔性機械臂及其拉緊機構來確定，難以實現(xiàn)準確定位，也沒有力支撐點，因此無法在弧形彈簧片上施加壓力，達不到測量的要求，從而在很大程度上影響直徑測量結(jié)果的準確性。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量探頭裝置，使其功能完善，結(jié)構緊湊，使用方便可靠，測量結(jié)果準確。
本實用新型是根據(jù)以下技術方案來實現(xiàn)的，本實用新型包括微型雙作用氣缸、支撐擋塊、彈簧片U型支承架、懸臂梁式彈簧片、第一應變片、平衡電橋金屬塊、第二應變片、測量螺釘、第一活塞桿、第二活塞桿，其連接方式為在微型雙作用氣缸的第一活塞桿上設有支撐擋塊，在微型雙作用氣缸的第二活塞桿上通過連接螺釘設有彈簧片U型支承架，懸臂梁式彈簧片的一端嵌入在彈簧片U型支承架的一側(cè)，在懸臂梁式彈簧片的懸臂梁末端設有測量螺釘，測量螺釘位于彈簧片U型支承架的中心線位置上，在懸臂梁式彈簧片的上下兩側(cè)分別設有一片第一應變片，在平衡電橋金屬塊的左右兩側(cè)面上分別設有一片第二應變片。
所述的微型雙作用氣缸包括第一組進氣口和第二組進氣口，第一組進氣口位于微型雙作用氣缸的一個側(cè)面的兩端，第二組進氣口位于微型雙作用氣缸另一個側(cè)面的中間。
所述的平衡電橋金屬塊經(jīng)絕緣包裹。
所述的測量螺釘用兩個緊固螺母擰緊。
本實用新型的工作原理是平衡電橋金屬塊上的一對第二應變片與懸臂梁式彈簧片上的一對第一應變片結(jié)構參數(shù)相同，二者組成一個完整的測量電橋。微型雙作用氣缸具有兩根活塞桿，能分別向兩端伸出及縮回，第一活塞桿用于固定一個支撐擋塊，第二活塞桿用于固定直徑測量探頭的彈簧片U型支承架，當兩根活塞桿均伸出時，支撐擋塊頂在后端管道的鰭片上，彈簧片U型支承架則被壓到前端被測管道的相應區(qū)域上，從而可將整個測量探頭裝置在鰭片管間進行準確、可靠的定位，并為直徑測量提供必需的壓力。此時測量螺釘作為直徑測量時彈簧片應變力的受力支點，也頂在被測管道上從而令彈簧片產(chǎn)生變形，其變形量大小隨著被測管道曲率的變化而不同，于是會有不同的應變輸出，根據(jù)標定曲線就可確定被測管道的直徑。彈簧片經(jīng)過定型處理，有效消除了殘余變形。
工作過程中，首先是微型雙作用氣缸的第一組進氣口進氣，第二組進氣口排氣，微型雙作用氣缸的兩個活塞桿均處于縮回狀態(tài)，整個探頭裝置尺寸比較小，適合在狹小的空間內(nèi)運動。當探頭裝置運動到指定位置、并旋轉(zhuǎn)到測量方位后，微型雙作用氣缸的第二組進氣口進氣，第一組進氣口排氣，兩根活塞桿同時伸出，此時支撐擋塊頂在后端熱交換管的鰭片上，彈簧片U型支承架則被壓在前端被測管道的相應區(qū)域上，從而執(zhí)行直徑測量的功能。此時探頭正對需要測量直徑的管道表面，氣缸的輸出活塞桿處于伸出狀態(tài)，其后端的支撐擋塊頂在后端熱交換管的鰭片上，前端的彈簧片U型支承架則被壓在管道的被測區(qū)域上，其中測量螺釘頂?shù)焦艿赖耐獗砻?，使懸臂梁式彈簧片產(chǎn)生相應的變形，該變形量的大小隨著被測管道曲率的變化而不同。懸臂梁式彈簧片經(jīng)過定型處理和預先標定，根據(jù)標定曲線就可確定被測管道的直徑。由一對第一應變片與一對第二應變片組成的測量電橋所測得的數(shù)據(jù)上傳到上位監(jiān)控儀表，檢測完畢，微型雙作用氣缸的第一組進氣口進氣，第二組進氣口排氣，氣缸的輸出活塞桿帶著一端的支撐擋塊和另一端的測量探頭縮回至原位。
本實用新型的有益效果是將懸臂梁式直徑測量探頭與微型雙作用氣缸組合成一體，通過檢測機器人機械臂末端減速電機的驅(qū)動完成周圍管道的直徑測量。支撐擋塊的設計提供了工作所需的定位功能并保證了測量所需壓力的受力點。懸臂梁式結(jié)構的彈簧片易于定型，從而能克服殘余變形的影響，最大限度的保證了測量結(jié)果的準確性。整個探頭結(jié)構緊湊，與檢測機器人配套可到達管道群內(nèi)任意位置，適合狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道的直徑測量，它是火力發(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本實用新型結(jié)構示意圖圖2帶有第二應變片的平衡電橋金屬塊結(jié)構示意圖具體實施方式
如圖1、2所示，本實用新型包括微型雙作用氣缸1、支撐擋塊2、彈簧片U型支承架3、懸臂梁式彈簧片4、第一應變片5、平衡電橋金屬塊6、第二應變片7、測量螺釘8、第一活塞桿9、第二活塞桿10，其連接方式為在微型雙作用氣缸1的第一活塞桿9上設有支撐擋塊2，在微型雙作用氣缸1的第二活塞桿10上通過連接螺釘11設有彈簧片U型支承架3，懸臂梁式彈簧片4的一端嵌入在彈簧片U型支承架3的一側(cè)，在懸臂梁式彈簧片4的懸臂梁末端設有測量螺釘8，測量螺釘8位于彈簧片U型支承架3的中心線位置上，在懸臂梁式彈簧片4的上下兩側(cè)分別設有一片第一應變片5，在平衡電橋金屬塊6的左右兩側(cè)面上分別設有一片第二應變片7。
所述的微型雙作用氣缸1包括第一組進氣口12、13和第二組進氣口14、15，第一組進氣口12、13位于微型雙作用氣缸1的一個側(cè)面的兩端，第二組進氣口14、15位于微型雙作用氣缸另一個側(cè)面的中間。
所述的平衡電橋金屬塊6經(jīng)絕緣包裹。
所述的測量螺釘8用兩個緊固螺母擰緊。
權利要求1.一種狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量探頭裝置，包括微型雙作用氣缸(1)、懸臂梁式彈簧片(4)、第一應變片(5)、平衡電橋金屬塊(6)、第二應變片(7)、測量螺釘(8)、第一活塞桿(9)、第二活塞桿(10)，其特征在于，還包括支撐擋塊(2)、彈簧片U型支承架(3)，在微型雙作用氣缸(1)的第一活塞桿(9)上設有支撐擋塊(2)，在微型雙作用氣缸(1)的第二活塞桿(10)上通過連接螺釘(11)設有彈簧片U型支承架(3)，懸臂梁式彈簧片(4)的一端嵌入在彈簧片U型支承架(3)的一側(cè)，在懸臂梁式彈簧片(4)的懸臂梁末端設有測量螺釘(8)，測量螺釘(8)位于彈簧片U型支承架(3)的中心線位置上，在懸臂梁式彈簧片(4)的上下兩側(cè)分別設有一片第一應變片(5)，在平衡電橋金屬塊(6)的左右兩側(cè)面上分別設有一片第二應變片(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量探頭裝置，其特征是，所述的微型雙作用氣缸(1)包括第一組進氣口(12)、(13)和第二組進氣口(14)、(15)，第一組進氣口(12)、(13)位于微型雙作用氣缸(1)的一個側(cè)面的兩端，第二組進氣口(14)、(15)位于微型雙作用氣缸(1)另一個側(cè)面的中間。
3.根據(jù)權利要求1所述的狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量探頭裝置，其特征是，所述的平衡電橋金屬塊(6)經(jīng)絕緣包裹。
4.根據(jù)權利要求1所述的狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量探頭裝置，其特征是，所述的測量螺釘(8)用兩個緊固螺母擰緊。
專利摘要一種用于測試技術領域的狹小空間內(nèi)帶鰭片的熱交換管道直徑測量探頭裝置，本實用新型包括微型雙作用氣缸、支撐擋塊、彈簧片U型支承架、懸臂梁式彈簧片、第一應變片、平衡電橋金屬塊、第二應變片、測量螺釘、第一活塞桿、第二活塞桿，其連接方式為在微型雙作用氣缸的第一活塞桿上設有支撐擋塊，在微型雙作用氣缸的第二活塞桿上通過連接螺釘設有彈簧片U型支承架，測量螺釘位于彈簧片U型支承架的中心線位置上，在懸臂梁式彈簧片的上下兩側(cè)分別設有一片第一應變片，在平衡電橋金屬塊的左右兩側(cè)面上分別設有一片第二應變片。本實用新型結(jié)構緊湊，功能完善，使用方便可靠，測量結(jié)果準確。
文檔編號G01B5/08GK2777486SQ20052004056
公開日2006年5月3日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權日2005年3月31日
發(fā)明者晏勇, 馬培蓀, 陳剛, 陳勁松 申請人:上海交通大學