Фотоэлектрический датчик системы ориентирования электротермических устройств

Фотоэлектрический датчик системы ориентирования электротермических устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()732О98

Союз Советски н

Социалистическин

Республик

Ф

С .,г (6l) Дополнительное к ант. свил-ву (22) Заявлено 25.12.77 (2l )2558929/25-27 с присоединением заявки,% (5()М. Кд.

В 23 К 9/10

Государственный комитет (23) Приоритет но делам нзвйрвтеннй н втнрытнй

Опубликовано05.05.80. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания08.05.80 (53) УДК 621.791..75 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. М. Готсбан, А. П. Лазарев, Ю. Н. Ярмоленко и А. Д. Клюшин (7I) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК СИСТЕМЫ ОРИЕНТИРОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Изобретение относится к автоматизации трубного производства и может найти применение в системах автоматического наведения сварочных агрегатов и различных электротермических устройств три производстве труб.

Известен фотоэлектрический датчик системы ориентирования электротермических устройств, состоящий иэ двух световодов, заслонки и фотоприемника, размещенных в 10 общем корпусе (1g .

Для формирования спирального потока воздуха камера, образованная внутренней и наружной частями корпуса, имеет цилиндрическую форму, а патрубок присоединен к наружной части корпуса тангенциально.

В ряде случаев применения датчика дпя ориентирования электродов, индукторов, резаков для снятия внутреннего грата, ког35 да датчик должен размещаться внутри тру. бы, к его работоспособности в условиях большой запыленности и высокой окружающей температуры предъявляются жесткие требования.

Укаэанный 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., Укаэанная цель достигается за счет того, что каждый иэ световодов дополнительно снабжен полыми элементами, имеюшими форму световодов, соосно расположенными с последними и являющимися их продолжением, а корпус выполнен в виде

1 двух частей - внутренней и наружной, разделенных зазором, образующим замкнутую цилиндрическую систему, связанную с пат рубком для подвода воздуха тангенциапьно, при этом световоды размещены во внутренней части корпуса, а их полые эле менты соединены с зазором и размещены в наружной части корпуса.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 — блок-схема датчика.

Фотоэпектрический датчик размещен в корпусе 1, состоящем из внутренней 2 и наружной 3 частей„имеющих цилиндри ческую форму. Эти части соединены между собой с зазором таким образом, что образуют замкнутую камеру 4. К наружной

3 части корпуса тангенциально присоеди- 1о . нен патрубок 5 для ввода воздуха в камеру 4.

Каждый иэ световодов выполнен из двух соосных элементов. Одни из элементов световодов — 6 и 7 — полые и соеди

3S иены 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, нап20 ример, из кварцевою стекла или полыми.

В поспеднем случае они должны быть герметично закрыты со сторонй камеры 4 кварцевым стеклом 10 (или цветным фильтром). Элементы световодов 6 и 7 являются продолжением эпементов световодов 8 и 9 и расположены на одной оси.

В плоскости симметрии световодов распопожен вибратор 11, один конец которого закреплен во внутренней 2 части карпу30 са датчика, На другом его конце перпендикулярно ппоскости вибратора 11 закреплена заслонка 12, имеющая поперечный размер, прибпиэительно равный половине расстояния между крайними наружными

35 поверхностями световодов 8 и 9 со стороны заслонки 12. Кроме того, в плоскости симметрии световодов установлены электромагнитная система 13 и фотоприемник

14. Вибратор 11 приводится в движение электромагнитной системой 13, работающей от генератора 15.

Труба 16 поступает в зону визирования датчика с предварительно сваренным наружным швом 17. Распределение тем45 пературы по поверхности металла 18 с противоположной от шва 17 стороны трубы 16 имеет колоколообразную форму (кривая 1).

Работа датчика основана на использо- . вании теппового излучения от объекта слежения. При этом необходимо, чтобы ха рактер изменения температуры в зонах, припегакяцих к объекту слежения, бып таким, как показано на кривой T. Этот вид распределения температуры устанавливается при естественном охлаждении шва и течение времени прохождения еТо от точки сварки до точки слежения. Источника98 ми потоков излучения Ф и Ф являются зоны 19 и 20 визирования, расположенные по обеим сторонам от оси шва. Для обеспечения наибольшей чувствительности датчика центры зонвизирования 19и 20 выбираютв 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 11, поочередно перекрывает световоды 8, 9 и перемедаются по синусоидальному закону с частотой порядка 1000 Гп, модулируя потоки Ф и Ф .в противофазе. Разностный сигнал, выделяемый фотоприемником

14 датчика при сравнении интенсивности теплового излучения с обоих зон визирования 19 и 20 поступает на вход блока управления 21, где он после соответствующей обработки преобразуется в сигнал регулирования, который идет в схему управпения приводом корректора наводимого устройства.

При работе датчика в условиях большой запыленности и высокой окружающей температуры к патрубку 5 датчика подводится предварительно очищенный воздух. Так как патрубок 5 присоединен к наружной 3 части корпуса тангенциально, а камера 4 имеет цилиндрическую форму, то воздух поступает в щелевую камеру 4 по касательной. Это создает большую скорость циркуляции потока воздуха, а содержащиеся в нем частицы волы, масла и пыли эа счет центробежных сил оседают на внутренней поверхности наружной 3 части корпуса. 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 дпя предохранения от загрязнения внутренней оптической системы датчика, данные элементы световодов

8 и 9 должны быть герметично закрыты со стороны камеры 4 кварцевым стекпом

10 (иди цветным фильтром).

Указанная конструкция датчика позво пяет надежно защищать его оптическую систему от частиц пыли и флюса, а также от воздействия окружающей высокой тем

98

Ф о р м у.л я

5 7320 пературы, что существенно повышает надежность работы датчика в сложных условиях при сварке и локальной термообработке труб.

Опытно-промышленные испытания, проводимые на Волжском трубном заводе, по наведению внутренней сварочной головки и индукторов локальной термообработки показали, что у такого датчика, расположенного на высоте 80 мм над швом с щ температурой 600 С, внутренние детали о и фотоприемник не нагревались выше

40 С при его круглосуточной работе. Кроме того, несмотря на повышенную запыпенность окружающего пространства части-1s цами флюса, окалины, пыли и т.п., оптическая система датчика не требовала ее очистки в течение месяпа при непрерывной работе, 6 изобретения го

Ожидаемый экономический эффект от внедрения датчика по предварительным расчетам составит 4000 рублей в год за счет снижения трудозатрат, повышения д качества сварки и локальной термообработки.

Фотоэлектрическии датчик системы ориентирования эпектротермических устройств, состоящий из двух световодов, заспонки и фотоприемника, размещенных в общем корпусе, о т л и ч а ю m и и ° ся тем, что, с целью повышения надежности при работе в условиях большой запыленности и высокой температуры окружающей среды, каждый из световодов дополнительно снабжен попыми эпементами, имеющими форму световодов, соосно расположенными с последними и являющимися их продолжением, а корпус выпопнен в виде двух частей - внутренней и наружной, раздепенных зазором, образующим замкнутую ципиндрическую систему, связанную с патрубком для подвода воздуха тангенциально, при этом световоды размещены во внутренней части корпуса, а их полые элементы соединены с зазором я .размещены в наружной части корйуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 490595, кл. В 23. К 9/10, 1976. и

Ф иг 2

Составитель Л. Глаголева

Редактор И. Гохфельд Техред Н. Бабурка Корректор М. нигула

Заказ 1621/9 Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж=35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4