高温管道壁厚测量设备和用于该设备的激光测距装置

技术领域

本发明涉及管道制造，特别涉及测量管道壁厚的设备。

背景技术

球墨铸铁管是指使用18号以上的铸造铁水经添加球化剂后，经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管材，简称为球管、球铁管和球墨铸管等。它具有铁的本质、钢的性能，防腐性能优异、延展性能好，密封效果好，安装简易、主要用于市政、工矿企业给水、输气,输油等。是供水管材的首选，具有很高的性价比。与PE管材相比，从安装时间上，球墨管比PE管安装更简单快捷，且安装后内外承压力更好；从密闭性和防腐性上来看，球墨管安装后的密闭性更好，也可以通过多种防腐手段提高防腐蚀性能；从水力性能来看，因球墨管规格一般指内径，PE管规格一般指外径，因为同等规格条件下，球墨管能实现更大的径流量；从综合安装维护造价来看，球墨管有着更加优越的性价比。

由于球墨铸铁管使用离心制造工艺，可能存在壁厚不一致的问题，因此需要监测球墨铸铁管的壁厚。传统的超声波检测方法需要接触管道表面，所以需要管道冷却。这种情况下，为了不影响生产效率，只能进行抽样检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够对热管进行壁厚检测的设备。

按照本发明一个方面，提供一种激光测距装置，该装置包括中空箱体，所述中空箱体内部内设有用于固定激光位移传感器的活动基座和用于调节所述活动基座的位置的调节机构。

进一步，所述活动基座包括下方基座和上方基座。所述上方基座和所述下方基座在X轴或Y轴方向彼此相对移动。其中，所述下方基座设有滑动槽，所述上方基座沿所述滑动槽移动。

进一步，所述调节机构包括X轴向调节机构、Y轴向调节机构和Z轴向调节机构。

其中，所述X轴向调节机构构造为调节所述上方基座在X轴方向的位置，所述Y轴向调节机构构造为调节所述下方基座在Y轴方向的位置；或者，所述X轴向调节机构构造为调节所述下方基座在X轴方向的位置，所述Y轴向调节机构构造为调节所述上方基座在Y轴方向的位置。所述Z轴调节机构构造为调节所述上方基座或所述下方基座在Z轴方向的位置。

所述X轴向调节机构包括与至少一个所述上方基座或下方基座固定的齿条、与所述的齿条啮合的齿轮以及与用于驱动该齿轮转动的扭杆。

所述Y轴向调节机构包括至少一个与所述下方基座或所述上方基座固定的Y轴向螺杆以及套设在所述Y轴向螺杆上的Y轴向调节螺母，其中，在所述上方基座或下方基座的X轴方向的两端分别设有所述Y轴向螺杆和所述Y轴向调节螺母。

所述Z轴向调节机构包括至少一个穿过所述上方基座或所述下方基座的Z轴向螺杆，所述Z轴向螺杆通过Z轴固定螺母固定连接在所述中空箱体，Z轴向螺杆套设有用于调节所述上方基座或所述下方基座的Z轴调节螺母。

进一步，所述上方基座设有用于安装激光位移传感器和/或倾角仪的安装板，其中所述安装板具有在Z轴方向延伸的第一安装板部分和与该第一安装板部分固定连接的在X轴和/或Y轴方向延伸的第二安装板部分。

进一步，所述中空箱体设有涡流安装管，用于中空箱体内通入冷却气体。

进一步，所述中空箱体设有至少一个与所述激光位移传感器位置对应的透明窗。其中多个透明窗中的至少一个的法线方向与所述Z轴或Y轴方向一致，用以透过测量管道壁厚的光路，以及其中一个透明窗的法线方向与X轴方向一致。

进一步，所述激光测距装置在所述透明窗的外部设有喷气管，用于在所述透明窗外部形成气幕。

按照本发明另一方面，提供一种高温管道壁厚测量设备，包括至少一个内部测量臂和至少一个外部测量臂，其中所述内部测量臂与所述外部测量臂在对应的位置分别设有内部激光测距装置和外部激光测距装置，所述对应的内部和外部激光测距装置构造为用于测量管道壁厚的测量对，并且均是如前述的激光测距装置。

其中，所述内部测量臂和所述外部测量臂的一端分别固定于测量支撑立柱，所述内部和外部激光测距装置分别设在所述内部测量臂和所述外部测量臂的另一端。所述测量支撑立柱设有与所述激光位移传感器对应的第一刻度显示板。

或者，该设备包括主框架，包括支柱和横架，其中，所述内部测量臂和外部测量臂的一端固定于移动支架，所述移动支架沿所述横架移动。

又或，所述内部测量臂的一端设在固定底座上，所述固定顶底座设有与所述激光位移传感器对应的第二刻度显示板；所述外部测量臂构造为固定的横向支架，所述外部激光测距装置构造为沿所述横向支架移动，所述横向支架设有与所述激光位移传感器对应的第三刻度显示板。

本发明提供的设备能够对热管进行壁厚测量，从而可以对每只铸管进行在线壁厚测量，提供了质量控制精确性。

附图说明

图1是按照本发明一个实施例的激光测距装置的立体示意图。

图2是图1的激光测距装置中的活动基座和调节机构的示意图。

图3是图2的活动基座和调节机构的另一视角示意图。

图4-图8是多个高温管道壁厚测量设备的实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体介绍本发明的多个实施例。

本说明书中所使用的术语“上”和“下”是指以附图中的相对方位。术语“内”和“外”分别是表示管道的内部空间和外部空间的方位。术语“X轴”是水平方向上与管道轴向一致的方位，术语“Y轴”是指水平方向上与管道的径向一致的方位，以及“Z轴”是指竖直方向上与管道径向一致的方位，例如，如图3所示。

图1是按照本发明一个实施例的激光测距装置的示意图。在这个实施例中，激光测距装置100包括中空箱体110，其内部设有用于固定激光位移传感器10的活动基座120和用于调节所述活动基座120的位置的调节机构。该中空箱体110可以由金属材料制成，例如钢材或铝材，也可以由非金属材料制成，只要能够耐受高温并且具有足够的刚性和强度。该激光位置传感器10被置于该中空箱体110中，这样可以提供对激光位移传感器的保护，从而避免受到碰撞。

活动基座120包括上活动基座122和下活动基座124。所述上方基座和所述下方基座在X轴或Y轴方向彼此相对移动。例如，在一个例子中，所述下方基座设有滑动槽，所述上方基座沿所述滑动槽移动，参照图2和图3。

激光位移传感器10和倾角仪20的固定在所述上活动基座124上。所述上方基座124设有用于安装激光位移传感器和/或倾角仪的安装板，其中所述安装板具有在Z轴方向延伸的第一安装板部分1244和与该第一安装板部分1244固定连接的在X轴和/或Y轴方向延伸的第二安装板部分1242。

该中空箱体110设有至少一个与所述激光位移传感器位置对应的透明窗，以便透过光路。多个透明窗中的至少一个的法线方向与所述Z轴或Y轴方向一致，用以透过测量管道壁厚的光路，以及其中一个透明窗的法线方向与X轴方向一致，用于透过检测激光位移传感器位置变化的光路。

所述激光测距装置在所述透明窗的外部设有喷气管(图中未示出)，用于在所述透明窗的外部形成气幕，从而避免杂物附着在透明窗上进而影响测量准确性。

该中空箱体110设有涡流安装管(图中未示出)，用于中空箱体内通入冷却气体，从而降低激光位移传感器的环境温度，避免高温对激光位移传感器的精度造成不利影响。

该调节机构包括X轴向调节机构220、Y轴向调节机构240和Z轴向调节机构260。其中，所述X轴向调节机构构造为调节所述上方基座在X轴方向的位置，所述Y轴向调节机构构造为调节所述下方基座在Y轴方向的位置；或者，所述X轴向调节机构构造为调节所述下方基座在X轴方向的位置，所述Y轴向调节机构构造为调节所述上方基座在Y轴方向的位置。所述Z轴调节机构构造为调节所述上方基座或所述下方基座在Z轴方向的位置。

例如，在图1-3所示的实施例中，X轴向调节机构用于调节上方基座在X轴方向的位置，Y轴向调节机构用于调节下方基座在Y轴方向的位置。在别的实施例中，也可以X走向调节机构调节下方基座在X轴向的位置，Y轴向调节机构调节上方基座在Y轴向放的位置。尽管在图1-3的实施例中，Z轴向调节机构调节下方基座在Z轴方向的位置，然而在别的实施例中，Z轴调节机构也可以调节上方基座在Z轴方向的位置。

所述X轴向调节机构220包括与至少一个所述上方基座的齿条224、与所述的齿条224啮合的齿轮226以及与用于驱动该齿轮226转动的扭杆222。扭杆222可以固定在所述中空箱体110上，只要可以转动即可。扭杆222转动带动该齿轮226转动，进而驱动齿条224运动，从而驱动该上方基座124沿X轴方向移动。这样就可以调节激光位移传感器10在X轴方向的位置。

尽管在图1-3的实施例中，该X轴向调节机构仅包括一个齿条、齿轮和扭杆的组合，然而根据应用环境，可以设置更多齿条、齿轮和扭杆，以便可以更稳定、更精确地调节激光位移传感器的位置。

所述Y轴向调节机构240包括至少一个与所述下方基座122固定的Y轴向螺杆242以及套设在所述Y轴向螺杆242上的Y轴向调节螺母244。该Y轴向螺杆242穿过该中空箱体110，该Y轴向螺母244在该中空箱体110外部套设与该Y轴向螺杆242，该Y轴向调节螺母244锁紧在该中空箱体110外侧。该Y轴向螺杆242的外部端部设有旋钮246，用以转动该Y轴向螺杆242。当转动Y轴向螺杆242转动时，由于该Y轴螺母244锁紧，因此Y轴向螺杆242在Y轴方向平移，从而经由与该Y轴向螺杆242固定连接的过渡板1224推动该下方基座在Y轴方向移动。

在图1-3所示的实施例中，在所述下方基座的X轴方向的两端分别设有所述过渡板1224，该过渡板1224分别与两个Y轴向螺杆242固定连接。在这个实施例中，在XY平面设有四个对称的Y轴向螺杆和Y轴向调节螺母，这样可以对下活动底座的Y轴向方位进行精确调节。

如图1-3所述Z轴向调节机构260包括至少一个穿过该下方基座122的Z轴向螺杆262。所述Z轴向螺杆262通过Z轴固定螺母264固定连接在所述中空箱体110，Z轴向螺杆262套设有用于调节所述上方基座124或所述下方基座122的Z轴调节螺母266。Z轴向螺杆262伸出该中空箱体110，并且Z轴固定螺母264在该中空箱体110外部套设在该Z轴向螺杆上262，并拧紧。该Z轴调节螺母266套设在该Z轴向螺杆262，并于该下方活动底座122抵靠拧紧。可以通过转动该Z轴调节螺母266使得该下方基座122沿Z轴向移动，从而调节该激光位移传感器10在Z轴上的位置。

这些调节机构可以快速、方便地调节激光传感器的位置。

图4-8给出了本发明的高温管道壁厚测量设备的多个实施例。

该高温管道壁厚测量设备包括至少一个内部测量臂和至少一个外部测量臂，其中所述内部测量臂与所述外部测量臂在对应的位置分别设有内部激光测距装置和外部激光测距装置，所述对应的内部和外部激光测距装置构造为用于测量管道壁厚测量对，并且均是如前述的激光测距装置。通过前述调节机构可以调节该内部激光测距装置和外部激光测距装置的激光位移传感器10的位置，使得一对激光测距装置的激光位移传感器发出的测量光线彼此对中，从而提高测量精度。

本发明的测量原理如下。

首先在没有管道的情况下确定内部激光测距装置和外部激光测距装置之间的距离A。这个距离A也就是内部和外部激光测距装置中的激光位移传感器之间的距离。如前所述，通过前述的调节机构预先使得两个激光位移传感器的测量光线对中，即测量光线重合。

然后，将内部测量臂置于管道内部而外部测量臂置于管道外部，且内部激光测距装置和外部激光测距装置之间位置对应。确定内部激光测距装置与管道内壁的距离B1，以及外部激光测距装置与管道外壁之间的距离B2，也就是两个激光位移传感器分别与管道内部和外壁的距离。

最后，通过如下公式计算得到该处的管道壁厚T。

T＝(A-B1-B2)

参照图4，根据一个实施例，该测量设备的300的所述内部测量臂310和所述外部测量臂320的一端分别固定于测量支撑立柱330，所述内部激光测距装置312和外部激光测距装置322分别设在所述内部测量臂310和所述外部测量臂320的另一端。所述测量支撑立柱330设有与所述激光位移传感器10对应的第一刻度显示板(图中未示出)。这里所使用的术语“对应”是指所述刻度显示板能够直接或者间接(例如，通过反射镜或者棱镜)接收到激光位移传感器10发出的光线并且能够标记出光线的相对位置刻度。例如，该刻度显示板可以对应该激光位移传感器发出的位置检测光路。通过检测光线在刻度显示板的不同位置变化判断测量过程中激光位移传感器的位置是否变化，例如受到温度影响而发生的位置变化。

参照图5，根据另一个实施例，该测量设备400包括主框架，其包括支柱430和横架440，其中，所述内部测量臂410和外部测量臂420的一端固定于移动支架450，所述移动支架450沿所述横架440移动。进一步，在一个例子中，所述移动支架450可上下移动，从而适应不同管径，如图5所示。

参照图6，其为图5所示实施例的一个变化，该设备包括两组内部测量臂410和外部测量臂420，从管道1两端分别进行测量。

图7为图5所示实施例的另一变化，该设备500的横梁540、内部测量臂510和外部测量臂520和移动支架550被多个支撑柱530支撑。在有的例子中，该支撑柱530可以调节高度以适应不同管径。图7示出可通过两个相对设置的设备500分别从管道1的两端进行测量。

图8为按照又一实施例的测量设备600。其中，所述内部测量臂610的一端设在固定底座630上，所述固定底座630设有与所述激光位移传感器10对应的第二刻度显示板(图中未示出)；所述外部测量臂构造为固定的横向支架620，所述外部激光测距装置622构造为沿所述横向支架620移动，所述横向支架设620有与所述激光位移传感器对应的第三刻度显示板(图中未示出)。类似地，所述刻度显示板可以对应该激光位移传感器发出的位置检测光路，通过检测光线在刻度显示板的不同位置变化判断测量过程中激光位移传感器的位置是否变化。

在上面的描述中，阐述了本发明的技术方案的细节，然而，本领域技术人员能够了解，本发明不限于上述实施例所列出的具体细节，而是可以在权利要求所限定的范围内变化。