УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ТРУБЫ
DEVICE FOR MEASURING THE CYLINDRICAL PIPE

Область технического применения изобретения
Настоящее изобретение относится к измерительному устройству для измерения цилиндрических труб, используемых на химических и подобных предприятиях.
Предпосылки к созданию изобретения
Обычно на химических предприятиях используют трубы, выдерживающие высокую температуру, где их подвергают воздействию внутреннего давления в высокотемпературной окружающей среде таким образом, что развивается особая деформация, называемая «ползучей деформацией». С развитием такой ползучей деформации может происходить явление, при котором часть трубы расширяется в диаметральном направлении, что приводит к ее повреждению.
Для предотвращения такого повреждения были разработаны различные способы прогнозирования ресурса эксплуатации. Например, существует способ, согласно которому явление развития ползучести сдерживают, основываясь на определении величины расширения диаметра трубы, и прогнозируют срок возможной ее эксплуатации. Однако очень сложно точно измерить диаметр трубы, используемой на заводе или на подобном предприятии.
С другой стороны, в отношении такого повреждения в результате ползучести, существует также упрощенный способ прогнозирования срока эксплуатации без необходимости измерения диаметра трубы.
Например, согласно патентному документу 1 (Японская выложенная заявка на патент № 2003-232719) можно прогнозировать повреждение в результате ползучести трубы, используемой в топке котла, посредством определения величины ползучей деформации до и после деформации трубы во множестве точек изогнутой части трубы посредством использования тензодатчика или подобного прибора и последующего вычисления изгибающего момента на основании этой величины деформации. Благодаря этому исключается необходимость в точном измерении диаметра трубы. Используя этот способ, можно, однако, прогнозировать величину деформации всей изогнутой части трубы по величине деформации участка изогнутой части таким образом, что это может приводить к уменьшению точности прогноза. Кроме того, при использовании этого способа величину деформации всей трубы, за исключением изогнутой части, реально не измеряют, а выполняют вычисления на основании величины деформации в изогнутой части. Таким образом, это может также приводить к уменьшению точности прогноза в сравнении со случаем, когда действительно измеряют величину деформации диаметра всей трубы.
Согласно патентному документу 2 (Японская выложенная заявка на патент № H09-159582) существует способ вычисления, согласно которому вместо величин внутреннего диаметра и наружного диаметра трубы до деформации, используют величины внутреннего диаметра и наружного диаметра трубы в части, которую не подвергают воздействию относительно высокой температуры (т.е. в холодной концевой части), в качестве параметров трубы после деформации. В этом случае величину расширения определяют посредством вычисления разницы между внутренним и наружным диаметрами после деформации, действительно измеренными в различных частях трубы, и внутренним и наружным диаметрами в холодной концевой части и прогнозируют срок эксплуатации до повреждения трубы. Таким образом, возможность появления колебаний в точности измерения может быть уменьшена посредством исключения измерений внутреннего и наружного диаметров до деформации трубы. Однако даже при использовании этого способа точность прогнозирования имеет тенденцию к тому, что она будет низкой в сравнении со случаем, когда действительно измеряют величину деформации диаметра всей трубы.
Перечень ссылочных патентных документов
Патентный документ 1 - Японская выложенная заявка на патент № 2003-232719
Патентный документ 2: - Японская выложенная заявка на патент № H09-159582
Краткое описание изобретения
Проблема, подлежащая решению с помощью изобретения
Принимая во внимание положение дел в данной области, описанное выше, целью настоящего изобретения является создание устройства для измерения цилиндрической трубы простым способом с высокой точностью.
Средства для решения проблемы
Для достижения указанной выше цели создано устройство для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению, содержащее: по меньшей мере одну пару закрепляемых элементов, каждый из которых содержит внутреннюю поверхность, снабженную вырезом, для складывания их друг с другом и обездвиживания относительно наружной окружности цилиндрической трубы с обеих сторон относительно диаметра, перпендикулярного направлению измерения диаметра; первый удерживающий элемент для соединения закрепляемых элементов на наружной окружности цилиндрической трубы; и второй удерживающий элемент для удерживания раскрываемой части для закрепляемых элементов таким образом, чтобы их можно было раскрывать и закрывать; где по меньшей мере часть каждого закрепляемого элемента образует плоскость, перпендикулярную осевому направлению цилиндрической трубы.
Каждый закрепляемый элемент может быть снабжен опорной частью для поддержания ультразвукового устройства для измерения толщины, располагаемого в контакте с наружной окружностью цилиндрической трубы на линии, проходящей в направлении измерения цилиндрической трубы.
Эластичный элемент может быть расположен на внутренней поверхности каждого закрепляемого элемента.
Устройство для измерения цилиндрической трубы может содержать верхнюю пластину, выполненную с возможностью ее поворота в окружном направлении цилиндрической трубы.
Каждый закрепляемый элемент может быть снабжен поддерживающей частью для поддержания устройства бесконтактного типа для измерения наружного диаметра на линии, проходящей в направлении измерения цилиндрической трубы.
Технический результат изобретения
С помощью устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению форма трубы может быть точно измерена с использованием простого механизма, в результате чего прогнозирование срока эксплуатации трубы может быть реализовано с высокой точностью.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема установки риформинга, на которой располагают устройство для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 - схематический вид сверху первого варианта осуществления устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению, на котором показано взаиморасположение при выполнении измерений на реакционной трубе;
на фиг. 3 - схематический вид спереди первого варианта осуществления устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению, на котором показано взаиморасположение при выполнении измерений на реакционной трубе;
на фиг. 4 - схематический вид сверху второго варианта осуществления устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению, на котором показано взаиморасположение при выполнении измерений на реакционной трубе;
на фиг. 5 - схематический вид сбоку второго варианта осуществления устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению, на котором показано взаиморасположение при выполнении измерений на реакционной трубе;
на фиг. 6 - разрез A-A на фиг. 5 второго варианта осуществления устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению, на котором показано взаиморасположение при выполнении измерений на реакционной трубе;
на фиг. 7 - схематический вид сверху третьего варианта осуществления устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению, на котором показано взаиморасположение при выполнении измерений на реакционной трубе;
на фиг. 8 – вид спереди третьего варианта осуществления устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению, на котором показано взаиморасположение при выполнении измерений на реакционной трубе;
Способ осуществления изобретения
Далее описаны варианты осуществления устройства для измерения цилиндрической трубы (ниже называемого также «измерительным устройством») согласно настоящему изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показана установка для риформинга, для измерения размеров которого использовано измерительное устройство, описанное ниже. На фиг. 1 представлена схематически, в частности, установка для риформинга 1, используемая в числе других труб на химических и подобных предприятиях.
Установка для риформинга 1, описанная здесь, является устройством, в которое подают смесь газов (например, водяной пар, метан и т.п.) и преобразуют смесь газов посредством нагрева и приложения давления, в результате чего генерируется газ, обладающий другими свойствами (например, водород, пар, окись углерода, двуокись углерода и т.п.).
Как показано на фиг. 1, труба установки для риформинга расположена таким образом, что ее осевое направление проходит вертикально, и она введена в печь с высокой температурой и в ней поддерживают высокое давление на предприятии по переработке природного газа или подобном предприятии. Верхняя часть реакционной трубы 11 соединена с трубой для подачи природного газа (не показана), а нижняя часть реакционной трубы 11 сужена на конус таким образом, что ее внутренний диаметр и наружный диаметр постепенно уменьшаются. Реакционная труба, за исключением ее верхней и нижней частей, имеет цилиндрическую форму с относительно одинаковым размером внутреннего диаметра и относительно одинаковым размером наружного диаметра.
Газ, генерируемый в реакционной трубе 11, поступает в трубу (не показана), расположенную в нижней части реакционной трубы 11. Реакционную трубу 11 нагревают снаружи в печи до температуры около 1000°C.
В последующем описании принято, что реакционная труба 11 является цилиндрической трубой, которую измеряют с использованием измерительного устройства согласно настоящему изобретению. Ниже описан случай, при котором измерительное устройство располагают в области цилиндрической части реакционной трубы 11, где внутренний диаметр и наружный диаметр являются, например, относительно одинаковыми. В последующих вариантах осуществления приведены примеры использования измерительного устройства для измерения реакционной трубы 11. Однако использование измерительного устройства согласно настоящему изобретению не ограничено измерением реакционной трубы 11. Его можно также использовать для измерения других труб, которые входят в состав установки для риформинга 1. Кроме того, использование измерительного устройства согласно настоящему изобретению не ограничено только измерением компонентов, которые входят в состав установки для риформинга 1; его можно также использовать для измерения различных других цилиндрических труб и, следовательно, цилиндрических объектов, отличных от труб.
Первый вариант осуществления изобретения
Сначала описано измерительное устройство согласно первому варианту осуществления со ссылками на фиг. 2 и 3.
Как показано на фиг. 2, в первом варианте осуществления измерительное устройство 2 используют, устанавливая снаружи вокруг реакционной трубы 11. Направление измерения X реакционной трубы 11 - это направление ее диаметра, который проходит по ширине в горизонтальном направлении. Исходное направление Y - это направление диаметра трубы, который проходит перпендикулярно направлению измерения X. Измерительное устройство 2 содержит пару закрепляемых элементов, располагаемых одно против другого вокруг реакционной трубы 11 с правой и левой сторон симметрично относительно этого исходного направления Y. Как показано на фиг. 3, пара закрепляемых элементов состоит из левого закрепляемого элемента 22a и правого закрепляемого элемента 22b.
Кроме того, использован соединительный элемент 23 в качестве первого удерживающего элемента для соединения этих закрепляемых элементов 22a и 22b на наружной окружной поверхности реакционной трубы 11. Как показано на фиг. 2, использован удерживающий элемент 28 в качестве второго удерживающего элемента в высвобождаемой части между закрепляемыми элементами 22a и 22b. Как показано на фиг. 3, этот удерживающий элемент 28 сформирован по меньшей мере из нижних элементов 25a и 25b и фиксаторов 27a-27c. Удерживающий элемент 28 выполнен с возможностью раскрывания и закрывания высвобождаемой части. Таким образом, измерительное устройство 2 имеет конструкцию, прикрепляемую, с возможностью съема, к реакционной трубе 11 с обеих боковых сторон.
Левый закрепляемый элемент 22a сформирован по меньшей мере из левой верхней пластины 21a и левого элемента 29a. Аналогичным образом, правый закрепляемый элемент 22b также сформирован по меньшей мере из правой верхней пластины 21b и правого элемента 29b.
Левая верхняя пластина 21b и правая верхняя пластина 21b (каждая) выполнена из относительно тонкой пластины. Верхняя лицевая поверхность левой верхней пластины 21a и правой верхней пластины 21b образуют плоскость, перпендикулярную осевому направлению реакционной трубы 11.
Как показано на фиг. 2, внутренняя сторона левой верхней пластины 21a и правой верхней пластины 21b, расположенные ближе к реакционной трубе 11, содержат V-образный вырез. Внутренний угол V-образного выреза образует тупой угол, равный 140°. Две стороны, образующие этот угол, находятся в контакте с наружной окружностью реакционной трубы 11, в общем, по меньшей мере в четырех точках, т.е. в двух точках с каждой (левой и правой) из боковых верхних пластин. Таким образом, левая верхняя пластина 21a и правая верхняя пластина 21b могут быть закреплены на реакционной трубе 11 с образованием множества точек контакта.
Кроме того, как показано на фиг. 3, имеются левый элемент 29a и правый элемент 29b на нижних сторонах левой верхней пластины 21a и правой верхней пластины 21b. Левый элемент 29a и правый элемент 29b выполнены таким образом, что каждая из их внутренних поверхностей, расположенная ближе к реакционной трубе 11, содержит V-образный вырез в копланарном взаимном расположении с вырезом либо в левой верхней пластине 21a, либо в правой верхней пластине 21b. Другими словами, на виде спереди на фиг. 2 левый элемент 29a и правый элемент 29b также прикреплены к наружной окружности реакционной трубы, в общем, по меньшей мере в четырех точках, т.е. в двух точках с каждой стороны, так же как левая верхняя пластина 21 и правая верхняя пластина 21b.
Кроме того, как показано на фиг. 3, левый элемент 29a и правый элемент 29b выполнены таким образом, чтобы они имели определенную длину вдоль осевого направления реакционной трубы 11. Таким образом, левый элемент 29a и правый элемент 29b могут быть также устойчиво прикреплены к реакционной трубе 11 таким же образом, как и левая верхняя пластина 21a и правая верхняя пластина 21b.
Кроме того, как показано на фиг. 3, верхняя лицевая поверхность левого элемента 29a соединена с нижней лицевой поверхностью левой верхней пластины 21a, а верхняя лицевая поверхность правого элемента 29b соединена с нижней лицевой поверхностью правой верхней пластины 21b. В первом варианте осуществления использована сварка угловым швом для обеспечения прочного соединения таким образом, чтобы каждая скрепленная поверхность не была наклонена. Особенно левый элемент 29a и правый элемент 29b соединены таким образом, чтобы их внутренние поверхности, расположенные ближе к реакционной трубе 11, были расположены перпендикулярно относительно верхних лицевых поверхностей левой верхней пластины 21a и правой верхней пластины 21b, соответственно. Благодаря этому обеспечивается возможность того, чтобы верхние лицевые поверхности левой верхней пластины 21a и правой верхней пластины 21b надежно обеспечивали плоскости, перпендикулярные осевому направлению реакционной трубы 11.
Кроме того, упомянутый выше соединительный элемент 23 установлен над реакционной трубой 11, как показано на фиг. 2. Боковые противоположные края внутренней поверхности соединительного элемента 23 соответственно соединены с внутренними поверхностями левого элемента 29a и правого элемента 29b шарнирами 61a и 61b с возможностью поворота. В состоянии, в котором реакционная труба 11 охвачена с правой и левой сторон левой верхней пластиной 21a, и правой верхней пластиной 21b, и левым элементом 29a, и правым элементом 29b, между соединительным элементом 23 и реакционной трубой 11 образуется зазор, в результате чего они не соприкасаются друг с другом.
Кроме того, пара нижних элементов 25a и 25b расположена под реакционной трубой 11, как показано на фиг. 2. Левый край нижнего элемента 25a соединен с левым элементом 29a шарниром 61c, а правый край нижнего элемента 25b соединен с правым элементом 29b шарниром 61d. Посредством этих шарниров 61a-61d имеется возможность поворота внутренних поверхностей, расположенных ближе к реакционной трубе 11, соответствующих элементов. Соответственно, эти элементы имеют конструкцию, благодаря которой их можно независимо раскрывать и закрывать.
В состоянии, в котором реакционная труба 11 охвачена с правой и левой сторон левой верхней пластиной 21a, и правой верхней пластиной 21b, и левым элементом 29a, и правым элементом 29b, между нижними элементами 25a и 25b и реакционной трубой 11 также образуется зазор сходным образом, как и в случае с соединительным элементом 23. Таким образом, нижние элементы 25a и 25b, и реакционная труба 11 не соприкасаются друг с другом. Как показано на фиг. 3, в нижних элементах 25a и 25b могут быть выполнены облегчающие проемы 26a и 26b, но оставлены наружные периферические области, удовлетворяющие требованиям обеспечения минимальной прочности. Таким образом, вес измерительного устройства 2 может быть уменьшен.
Как показано на фиг. 3, фиксаторы 27a-27c расположены между нижними элементами 25a и 25b в трех местах вдоль осевого направления реакционной трубы 11. В первом варианте осуществления фиксаторы 27a-27c являются фиксаторами пружинного типа, обладающими отключаемой регулировочной функцией. Измерительное устройство 2 может быть затянуто и закреплено на реакционной трубе 11 посредством соединения нижних элементов 25a и 25b, расположенных с левой и правой сторон, как показано на фиг. 3. Благодаря этому обеспечивается возможность предотвращения изменения положения и направления измерительного устройства 2 для измерения цилиндрической трубы, несмотря на изменения наружного диаметра реакционной трубы 11 из-за ее расширения.
Кроме того, как показано на фиг. 2, относительно тонкая резиновая пластина 63 может быть приклеена к каждому из соединительных элементов 23, нижних элементов 25a и 25b, к левой верхней пластине 21a, правой верхней пластине 21b, левому элементу 29a и правому элементу 29b в области, подлежащей введению в контакт с реакционной трубой 11. Благодаря этому обеспечивается возможность увеличения силы трения между измерительным устройством 2 и реакционной трубой 11 таким образом, чтобы могло быть обеспечено надежное соединение. В результате этого может быть предотвращено соскальзывание измерительного устройства 2, прикрепленного к цилиндрической трубе во время измерения реакционной трубы 11, и таким образом могут быть исключены смещение положения, направления и т.п., в которых производят измерение.
Как описано выше, соединительный элемент 23, левый элемент 29a, правый элемент 29b и нижние элементы 25a и 25b соединены шарнирами 61a-61c таким образом, чтобы можно было соответственно регулировать углы между ними. Кроме того, при высвобождении фиксаторов 27a-27c раскрываемую часть измерительного устройства 2 раскрывают, после чего измерительное устройство 2 может быть деформировано. Таким образом, при установке измерительного устройства 2 на реакционной трубе 11 или съеме его с реакционной трубы 11 даже в небольшом пространстве, в котором плотно расположен ряд труб, обеспечивается возможность относительно легкой установки и съема измерительного устройства 2.
Далее описан способ измерения наружного диаметра реакционной трубы 11 посредством использования измерительного устройства 2 согласно первому варианту осуществления.
Как показано на фиг. 2, измерительное устройство 2 для измерения цилиндрической трубы 2 установлено вокруг реакционной трубы 11, затянуто и закреплено на ней посредством фиксаторов 27a-27c. В этом состоянии, как показано на фиг. 3, левая верхняя пластина 21a и правая верхняя пластина 21b (каждая) образуют плоскость, перпендикулярную осевому направлению реакционной трубы 11. Затем, как показано на фиг. 2, измерительное устройство 4 контактного типа располагают на левой и правой верхних пластинах 21a и 21b и измеряют наружный диаметр реакционной трубы 11, в результате чего наружный диаметр может быть измерен в направлении, перпендикулярном осевому направлению реакционной трубы 11. В первом варианте осуществления в качестве измерительного устройства 4 используют штангенциркуль.
Обычно при измерении размера, выполняемого только с использованием штангенциркуля, но без использования измерительного устройства 2, сложно измерить наружный диаметр в плоскости, перпендикулярной осевому направлению реакционной трубы 11. В противоположность этому, при использовании измерительного устройства 2 согласно первому варианту осуществления для обеспечения правильности измерений, легко поддерживать плоскость, перпендикулярную осевому направлению реакционной трубы 11. В результате этого обычно ошибка измерения составляет около ±1,5%, тогда как при использовании измерительного устройства 2 согласно первому варианту осуществления изобретения ошибка измерения может быть снижена до около ±0,3%.
Вырезы в левой верхней пластине 21a и в правой верхней пластине 21b предназначены для устойчивого прикрепления измерительного устройства 2 к цилиндрической реакционной трубе 11. Таким образом, для того чтобы могла быть достигнута указанная цель при этой форме, угол выреза не обязательно должен быть тупым и равным 140°. В дополнение к V-образной форме вырез может также иметь, например, некоторую многоугольную форму или криволинейную форму, например, дугообразную форму. В первом варианте осуществления, хотя каждая верхняя пластина сформирована из пластинообразного элемента, верхняя пластина может быть сделана более тонкой, если при этом обеспечивается определенная степень жесткости. Она может быть также сделана более толстой, например, может быть изготовлена в виде блока.
В первом варианте осуществления левая верхняя пластина 21a и правая верхняя пластина 21b прикреплены к левому элементу 29a и к правому элементу 29b посредством сварки угловым швом, соответственно. В дополнение к сварке они могут быть прикреплены болтовым соединением или связующим, или они могут быть заранее изготовлены как одно целое.
Сходным образом, как и в случае выполнения нижних элементов 25a и 25b, соединительный элемент 23 должен обладать определенной степенью жесткости в состоянии, при котором устройство 2 для измерения цилиндрической трубы прикреплено к реакционной трубе 11, и из соединительного элемента может быть выбран материал таким образом, чтобы оставался только минимум требуемых частей, с точки зрения обеспечения прочности.
В первом варианте осуществления шарниры 61a-61c используют для соединения соответствующих элементов. Однако при условии что соответствующие элементы могут быть соединены таким образом, чтобы их можно было раскрывать и закрывать, могут быть использованы не только шарниры, но также и любые другие соединительные средства. Кроме того, не обязательно должно быть использовано четыре шарнира 61a-61c. Эту конструкцию можно также выполнить таким образом, чтобы небольшое количество элементов было связано шарнирами, а другие элементы были закреплены таким образом, чтобы их нельзя было раскрывать и закрывать.
Фиксаторы 27a-27c для скрепления нижних элементов 25a и 25b предназначены для прикрепления устройства 2 для измерения цилиндрической трубы к реакционной трубе 11. Таким образом, их количество не ограничено тремя штуками, и их количество может быть увеличено или уменьшено, в зависимости от ситуации. Кроме того, поскольку способ можно применять для закрепления, с возможностью съема, независимо от зазора между нижними элементами 25a и 25b, то не обязательно использовать фиксатор пружинного типа с регулировочной функцией. Например, могут быть использованы: способ, согласно которому эластичный элемент, например резину, прокладывают по ширине для прикрепления нижних элементов, или способ, согласно которому прокладывают по ширине шнур или используют винты для удерживания нижних элементов.
Кроме того, в первом варианте осуществления резиновую пластину 63 приклеивают ко всей поверхности внутренней стенки. Однако можно также приклеить резиновую пластину 63 только к части, которую вводят в контакт с реакционной трубой 11. Целью прикрепления резиновой пластины 63 является увеличение сил трения. Таким образом, в дополнение к резиновой пластине 63, упомянутой здесь, можно использовать эластичный материал, например полимер, обладающий большой силой трения, которым можно заменить резину. Кроме того, этот материал может быть заменен посредством обработки поверхности или нанесения покрытия для увеличения силы трения на левую верхнюю пластину 21a, правую верхнюю пластину 21b, левый элемент 29a и правый элемент 29b на части, подлежащие введению в контакт с реакционной трубой 11. Кроме того, можно не использовать элемент для увеличения силы трения; можно также использовать, например, способ крепления, согласно которому можно расположить магнит или подобное средство для использования его магнитной силы; способ крепления, согласно которому затягивают винт и т.п.
Далее указан порядок размеров измерительного устройства 2 первого варианта осуществления. Во-первых, реакционная труба 11, на которой располагают измерительное устройство 2, имеет наружный диаметр, составляющий около 135 мм, и внутренний диаметр - около 115 мм. Левая верхняя пластина 21a и правая верхняя пластина 21b имеют (каждая), как показано на фиг. 2, высоту около 146 мм, ширину - около 50 мм и толщину - около 5 мм. Левый элемент 29a и правый элемент 29b имеют (каждый) длину в осевом направлении, составляющую около 100 мм. Соединительный элемент 23, которым соединяют эти элементы, имеет форму пластины, как показано на фиг. 2, имеющей ширину 95 мм, высоту 5 мм и глубину 100 мм. Нижние элементы 25a и 25b (каждый) имеет форму пластины, как показано на фиг. 2, имеющей ширину 42,5 мм, высоту 5 мм и глубину 100 мм.
Размеры, перечисленные выше, приведены только в качестве примера для измерительного устройства 2 согласно первому варианту осуществления, но настоящее изобретение не ограничено этими размерами. Например, хотя упомянуто о том, что длина в осевом направлении левого элемента 29a и правого элемента 29b составляет 100 мм, она может составлять по меньшей мере около 50 мм. Принимая во внимание удобство измерения, желательно, чтобы этот размер составлял около 200 мм или менее.
Второй вариант осуществления изобретения
Второй вариант осуществления описан со ссылками на фиг. 4-6. Так как второй вариант осуществления является модификацией первого варианта осуществления (см. фиг. 2 и 3), то теми же самыми номерами позиций обозначены части, аналогичные или сходные с частями, использовавшимися в первом варианте осуществления, и их повторное описание может быть опущено.
Как показано на фиг. 4, во втором варианте осуществления датчики 51a и 51b располагают в выборках в левой и правой верхних панелях 21a и 21b соответственно. Эти датчики 51a и 51b располагают вдоль диаметра в направлении измерения X. Датчики 51a и 51b располагают таким образом, чтобы они были введены в контакт с наружной поверхностью периферической стенки реакционной трубы 11.
Датчики 51a и 51b (каждый) содержат передающую часть (не показана) для испускания ультразвуковых волн в направлении реакционной трубы 11 около контактной части, описанной выше. Каждый датчик также содержит приемную часть (не показана) для приема ультразвуковых волн, отражаемых внутренней окружной поверхностью стенки реакционной трубы 11. Таким образом, передающая часть передает ультразвуковые волны, принимающая часть принимает отраженные ультразвуковые волны, а время, проходящее между этими событиями, вычисляют, в результате чего может быть определена толщина реакционной трубы 11.
Кроме того, как показано на фиг. 5, центр измерительной части датчика 51 располагают таким образом, чтобы он лежал в одной плоскости с верхней лицевой поверхностью правой верхней пластины 21b таким образом, чтобы датчик 51b контактировал с реакционной трубой в том же самом положении измерения, в котором вводили в контакт штангенциркуль 4. Аналогичным образом, на задней стороне фиг. 5 центр измерительной части датчика 51a располагают таким образом, чтобы он лежал в одной плоскости с верхней лицевой поверхностью левой верхней пластины 21a.
Как показано на фиг. 6, датчики 51a и 51b прижимают к реакционной трубе 11 посредством упоров 53a и 53b соответственно. Соответственно, между датчиками 51a и 51b и реакционной трубой 11 не образуется зазор. Таким образом, может быть точно измерена толщина стенки реакционной трубы. Упоры 53a и 53b прижимают к реакционной трубе 11 посредством понуждающих сил пружин 57a и 57b, прикрепленных к левому элементу 29a и правому элементу 29b, соответственно. Следовательно, при оттягивании упоров 53a и 53b и сжатии пружин 57a и 57b, датчики 51a и 51b могут быть сняты. Таким образом, датчики 51a и 51b могут быть сняты, когда наружный диаметр измеряют, используя штангенциркуль 4.
Далее описан способ измерения внутреннего диаметра реакционной трубы 11 с использованием устройства 2b для измерения цилиндрической трубы во втором варианте осуществления. Во втором варианте осуществления, как и в первом варианте осуществления, описанном выше, размер наружного диаметра реакционной трубы 11 в направлении измерения X может быть точно определен с помощью штангенциркуля 4. Кроме того, толщина стенки реакционной трубы 11 может быть измерена в том же самом положении измерения посредством удаления штангенциркуля 4 и установки датчиков 51a и 51b для измерения толщины стенки. Внутренний диаметр реакционной трубы 11 может быть точно вычислен посредством вычитания толщины стенки из размера наружного диаметра, который был измерен, как это описано выше.
Согласно этому способу, например, даже когда окисление/уменьшение толщины, вызванное последующим нагревом до и после изменения внутреннего диаметра наружной стенки реакционной трубы 11, или даже когда некоторое количество вещества осело на стенке, внутренний диаметр может быть точно измерен и эти факторы не будут оказывать пагубного влияния на измерение.
Третий вариант осуществления изобретения
Третий вариант осуществления описан со ссылками на фиг. 7 и 8. Так как третий вариант осуществления является модификацией первого и второго вариантов осуществления (см. фиг. 2-6), то теми же самыми номерами позиций обозначены части, аналогичные или сходные с частями, использовавшимися в первом и втором вариантах осуществления, и их повторное описание может быть опущено.
Как показано на фиг. 7, в третьем варианте осуществления вместо левой верхней пластины 21a и правой верхней пластины 21b имеется поворотная верхняя пластина 21c. Лазерные измерительные устройства 59a и 59b устанавливают на левой и правой сторонах поворотной верхней пластины 21c (см. фиг. 7). Как показано на фиг. 8, эта поворотная верхняя пластина 21c расположена на верхних сторонах левого элемента 29a, правого элемента 29b и нижних элементах 25a и 25b. Кроме того, поворотная верхняя пластина 21c снабжена механизмом, с помощью которого можно поворачивать пластину 21c с наружной стороны реакционной трубы 11 независимо от этих компонентов. При повороте верхней поворотной пластины 21c описанные выше лазерные измерительные устройства 59a и 59b могут быть повернуты без изменения их постоянного расстояния от центра реакционной трубы 11.
Поворотная верхняя пластина 21c содержит по меньшей мере две прорези (не показаны), которые проходят от наружной окружности к внутренней окружности цилиндрической формы, где по меньшей мере одна из прорезей снабжена шарниром или фиксатором, таким образом, чтобы верхняя пластина имела конструкцию, при которой можно было бы раскрывать и охватывать по меньшей мере часть цилиндра. Таким образом, поворотную верхнюю пластину 21c можно также раскрывать и закрывать в соответствии с раскрыванием и закрыванием фиксаторов 27a-27c.
Далее описан способ измерения диаметра реакционной трубы 11 с помощью измерительного устройства 2c цилиндрической трубы в третьем варианте осуществления изобретения. В третьем варианте осуществления изобретения наружный диаметр реакционной трубы 11 может быть измерен с помощью лазерных измерительных устройств 59a и 59b, расположенных на поворотной верхней пластине 21c. Кроме того, лазерные измерительные устройства 59a и 59b не находятся в контакте с наружной окружностью реакционной трубы 11, благодаря чему поворотную верхнюю пластину 21c можно плавно поворачивать во время измерений. Таким образом, может быть точно измерен наружный диаметр реакционной трубы 11 на протяжении одного оборота вокруг реакционной трубы 11.
Также, так как в настоящем третьем варианте осуществления, если такое лазерное измерительное устройство расположено в двух противоположных местах на поворотной верхней пластине 21c, то наружный диаметр одной окружности трубы 11 может быть измерен посредством поворота поворотной верхней пластины 21c на 180°.
С другой стороны, также можно отсоединить лазерные измерительные устройства 59a и 59b от поворотной верхней пластины 21c и установить датчик контактного типа для ультразвукового измерения, как во втором варианте осуществления. В этом случае размер внутреннего диаметра реакционной трубы 11 может быть измерен посредством вычитания толщины стенки, измеренной посредством этого датчика, из размера наружного диаметра, измеренного посредством лазерных измерительных устройств 59a и 59b. В этом случае, как и в случае установки лазерного измерительного устройства, толщина в одном сечении реакционной трубы 11 может быть измерена посредством поворота поворотной верхней пластины 21c, а размер внутреннего диаметра реакционной трубы 11 может быть благоприятным образом вычислен.
В третьем варианте осуществления имеется два лазерных измерительных устройства 59a и 59b, но любой один из них может быть оставлен, а другой может быть удален. В этом случае наружный диаметр одного сечения реакционной трубы 11 может быть измерен посредством задания угла поворота поворотной верхней пластины 21c, равного 360°.
Хотя описанная выше поворотная верхняя пластина 21c имеет цилиндрическую форму в третьем варианте осуществления, она абсолютно не обязательно должна иметь цилиндрическую форму. Например, форма ее внутренней и наружной периферий может быть прямоугольной или любой другой многоугольной формы.
Кроме того, поворотная верхняя пластина 21c не обязательно должна быть снабжена механизмом раскрываемого и закрываемого типа. Например, поворотная верхняя пластина может иметь цилиндрическую форму без прорези, чтобы ее невозможно было ни раскрывать, ни закрывать, и может иметь конструкцию, которую можно надевать снаружи внутренним отверстием в поворотной верхней пластине 21 на свободный конец реакционной трубы 11. Кроме того, поворотная верхняя пластина 21 может иметь такую конструкцию, которую можно отсоединять независимо от нижней части (см. фиг. 8), или может быть конструкцией, выполненной как одно целое.
Другие варианты осуществления изобретения
Приведенное выше описание вариантов осуществления дано только как пример устройства для измерения цилиндрической трубы согласно настоящему изобретению и не предназначено для ограничения объема изобретения, определенного формулой изобретения. Кроме того, соответствующие признаки частей настоящего изобретения не ограничены теми, которые указаны в вариантах осуществления, описанных выше, и многие модификации могут быть выполнены в техническом объеме изобретения, как это определено в формуле изобретения.
Например, хотя от первого до третьего вариантов осуществления применяют для измерения реакционной трубы, используемой в преобразователе, которая может быть подвергнута ползучей деформации, их можно применять для измерения различных других труб, например газовых труб, водопроводных труб и т.п. Применение измерительного устройства согласно изобретению не ограничено измерением труб, если только трубчатый объект содержит полое внутреннее пространство, то с помощью измерительного устройства могут быть измерены внутренний диаметр, наружный диаметр и толщина стенки объекта.
Кроме того, в измерительном устройстве для измерения наружного диаметра в первом и втором вариантах осуществления можно также использовать микрометр или подобный прибор, а также штангенциркули в соответствии с наружным диаметром трубы, подлежащей измерению.
Кроме того, наружная форма поперечного сечения трубы, подлежащей измерению, не обязательно должна быть круглой, она может иметь, например, искривленную, например эллиптическую, форму.
Принимая во внимание то, что измерительное устройство согласно настоящему изобретению используют в цеху со сложной структурой, в котором сложно работать, измерительное устройство может быть выполнено таким образом, чтобы оно содержало отверстие в определенной его части для пропуска через него троса, ремня безопасности и т.п. для предотвращения падения.
Перечень позиций и их расшифровка
1 - Преобразователь
2 - Измерительное устройство
2b - Измерительное устройство
2c - Измерительное устройство
4 - Измерительное устройство
11 - Реакционная труба
21a - Левая верхняя пластина
21b - Правая верхняя пластина
21c - Поворотная верхняя пластина
22a - Левый закрепляемый элемент
22b - Правый закрепляемый элемент
23 - Соединительный элемент
25a - Нижний элемент
25b - Нижний элемент
26a - Облегчающий проем
26b - Облегчающий проем
27a - Фиксатор
27b - Фиксатор
27c - Фиксатор
28 - Удерживающий элемент
29a - Левый элемент
29b - Правый элемент
51a - Датчик
51b - Датчик
53a - Упор
53b - Упор
55a - Толкающее устройство
55b - Толкающее устройство
57a - Пружина
57b - Пружина
59a - Лазерное измерительное устройство
59b - Лазерное измерительное устройство
61a - Шарнир
61b - Шарнир
61c - Шарнир
61d - Шарнир
X - Направление измерения
Y - Исходное направление