TWI449584B - 用以製造校準標準之可攜式放電加工系統 - Google Patents

Description

用以製造校準標準之可攜式放電加工系統

本發明大致係描述一種用於在表面上加工校準標準之系統及裝置以用於非破壞性測試技術。更特定言之，本發明係關於可在重壁導管中使用一放電加工(EDM)程序加工校準標準之可攜式裝置。

由美國機械工程師協會(ASME)設定關於鍋爐及壓力容器之標準以確保鍋爐及壓力容器製造及操作之安全及有效實踐。於ASME鍋爐及壓力容器規範(在下文中簡稱「規範」)中闡釋此等標準，其指示校準標準應具有與用於製造被檢查之壓力容器之導管(piping)及管子(tubing)相同之標稱直徑及厚度及相同之標稱熱處理條件。該規範亦指示測試中所使用之校準反射器應具有放置於該校準標準之外表面及內表面上的軸向凹口或凹槽。此等凹口或凹槽之長度、寬度，及深度係被明確地闡釋於該規範中且被小心控制，如同該等凹口或凹槽之間的距離亦然。

因此，待用於構建一鍋爐之一特定重壁導管材料之一校準標準包括該特定重壁導管之一合適長度及組態。該等凹口或凹槽係用於校準通常使用超音波技術之非破壞性測試設備。此等超音波技術通常評估焊接品質且判定導管壁厚度以及偵測腐蝕。在使用超音波時，將高達約50 MHz之頻率的超音波脈衝波施加至放置於導管材料上的該等凹口處。該等脈衝波被施加至其中的該凹口之特定構形(例如，正方形、U形、V形)決定一預期返回波形。分析所返回波形，且任何偏離該預期返回波形者皆被評估以找出經測試之材料中的缺陷。

在鍋爐構造中，所使用之導管可能為相當大。一旦在供應者市場中被找到，此等導管通常係被發送至用於切口及測試之一合適設備。

可使用放電加工(electrical discharge machining；EDM)執行切口。在EDM之過程中，一工具機固持推進至待測試之材料中的一經塑形之電極以產生一經塑形之空穴(例如，該凹口)。提供電力使得一高頻率系列之電火花放電由該經塑形之電極產生。因為在EDM中所使用的裝置通常係大於且重於待測試之導管之樣品，該等導管之樣品被帶至該等EDM裝置。特定言之，當該等導管為非常大時(例如，直徑約20英吋)，從市場將該等導管運輸到切口設備處、再運輸到測試設備處，最後運輸到使用該等導管的場地處之各段成本可能係昂貴的。

根據本文所描述之一態樣，提供用於製備校準電子測試裝置之導管之一系統。此系統包括由一導管構成之一工件及用於在該導管上產生校準反射器之一可攜式EDM系統。該可攜式EDM系統可安裝於該導管上。

根據本文所描述之另一態樣，提供用於在一導管上產生校準反射器之一可攜式EDM系統。此系統包括一切割工具、以操作方式連接至該切割工具之一馬達、以操作方式連接至該切割工具之一電極、以操作方式連接至該電極且以操作方式可連接至該導管之一電源，及與該導管流體相通之一介電質流體源。該馬達以一經預先選擇之型樣移動該切割工具。該電源係經組態以使一電壓自該電極放電至該導管以自該導管移除材料。該介電質流體源與該導管流體相通以移除自該導管移除之材料。

根據本文所描述之另一態樣，提供用於在一導管上產生校準反射器之一可攜式EDM裝置。此裝置包括可安裝於該導管上的一基座、安裝於該基座上的一馬達、以操作方式連接至該馬達之一切割工具、以操作方式連接至該切割工具之一電極、安裝於該基座上且以操作方式連接至該電極且以操作方式可連接至該導管之一電源，及安裝於該基座上的一介電質流體源。該電源係經組態以使一電壓自該電極放電至該導管以自該導管移除材料。該介電質流體源與該導管流體相通以移除自該導管移除之材料。

現參考圖式，其等係例示性實施例，且其中類似元件使用相同參考符號。

參考圖1，用於製備校準電子測試裝置之導管之一系統大體藉由參考符號10所代表且在下文中被稱為「系統10」。此系統包括一可攜式EDM系統12，其可在待用於製造壓力容器(諸如，鍋爐)之導管上產生凹口。然而，該可攜式EDM系統12之用途不限於產生凹口，因適於校準電子測試裝置之任何類型之校準反射器皆係在本發明之範疇內。可使用該系統10加以校準的電子測試裝置包含(但不限於)超音波測試裝置、放射線測試裝置、渦電流測試裝置及類似物。

該系統10亦包含一工件14，該可攜式EDM系統12可對該工件14進行操作。該工件14可為一導管、管子或用於製造鍋爐之任何其他元件。該可攜式EDM系統12可在該工件14之任何表面上操作。例如，當該工件14為一段長導管時，該可攜式EDM系統12可在其一外表面上操作。若導管之內徑為適當大，則該可攜式EDM系統12可在該導管之一內表面上操作。

當該可攜式EDM系統12對該工件14進行操作時，自該系統10移除及排出材料。大體藉由參考符號16所代表之經移除材料包括被該可攜式EDM系統12自該工件14蒸發成金屬球粒之形式之金屬屑。

現參考圖2，該可攜式EDM系統12包括一切割工具20、用於實現該工件14上的該切割元件之移動的一馬達22、一介電質流體泵24及用於操作該切割工具之一電源26。該馬達22、該介電質流體泵24及該電源26係可經由一控制器28而控制。該控制器28可為一電腦或其他類型之可程式化邏輯電路(PLC)。該切割工具20、該介電質流體泵24，及該電源26皆可對該工件14操作。在該可攜式EDM系統12之操作期間，該切割工具20、該介電質流體泵24，及該電源26根據一經預先選擇之程式協作以在該工件14上產生一或多個凹口。該控制器28之電腦或可程式化邏輯電路幫助該等凹口之切割以達到由ASME規範所闡釋且由一操作者編程進電腦或PLC中之預先決定的規格。

現參考圖3，該切割工具20包括一電極30。該電極30係連接至該電源26(其為直流之一源)之一終端，且該工件14係連接至該電源之另一終端。該電極30之尖端與該工件14隔開使得其間定義一間隙G。在施加來自該電源26之電力後，放電以一電弧34形式自該電極30之尖端跨越該間隙G傳至該工件14。藉由該電弧34所產生之一電壓熔融且蒸發該工件14之表面之一小面積。

該經熔融且經蒸發之材料係金屬屑，其係由被介電質流體38(由該介電質流體泵24所供應)冷卻且凝固以形成粒子之少量經熔融之金屬及經蒸發之金屬而形成。繼續灌注該介電質流體38沖洗來自該工件14之金屬屑以容許該電極30繼續切割不受阻礙之工件。

現參考圖4，藉由該可攜式EDM系統12而體現之一裝置係安裝於一基座40上，該基座係經設定尺寸以容納該切割工具20、該介電質流體泵24、該電源26以及用於操作該可攜式EDM系統之任何輔助元件。容納於該基座40上的一此類輔助元件係一介電質流體儲存器44，其與該介電質流體泵24相連通且該介電質流體38係自其透過一噴嘴46而供應至該工件。

為使該噴嘴46可與該切割工具20及該電極30一起移動，該噴嘴安裝於其上之一撓性軟管48(或其他合適管道)係使用夾子50或任何其他合適構件而連接至該切割工具20使得該撓性軟管之一迴路52係形成於該撓性軟管附接至該切割工具之一點與介電質流體泵24之間。因此，當該馬達22驅動該切割工具20時，該迴路52可依需要變得較小或較大，以容納該切割工具之移動。

該電源26之終端可使用任何合適構件(諸如，夾子66)而連接至該電極30及該工件14。然而，該電源26與該電極30及該工件14之連接不限於使用夾子66，因可使用連接之任何其他構件。特定言之，就該電源26與該電極30之連接而言，該連接可為硬線連接。

支撐件60係位於該基座40上以容許該基座被安裝於一段長導管(工件14)上。該等支撐件60可為支腿、支柱或任何合適經組態之結構。當該工件為一導管時，該等支撐件60之表面可為弓形以容納該工件14之外表面。可調整墊片或類似物可併入此等弓形表面中以容納不同直徑或具有其他外部組態之導管。車輪可附接至該基座40以幫助運送該可攜式EDM系統12之裝置，該等車輪可收回或可移除以避免干涉該裝置在安裝於該工件14上時的操作。該等車輪亦可幫助將該裝置移入一車輛中用於運輸且幫助該裝置圍繞執行切口及/或測試之一施工現場的移動。

雖然已相對於其詳細實施例顯示且描述本發明，但是熟習此項技術者應理解，在不脫離本發明之範疇之情況下，可進行各種改變且等效物可代替其元件。此外，在不脫離本發明之本質範疇之情況下，可對本發明之教示進行修改以適應一特定情況或材料。因此，其意欲本發明不限於上文描述中所揭示之特定實施例，本發明將包含落入隨附申請專利範圍之範疇內的所有實施例。

10．．．用於製備校準電子測試裝置之導管之系統

12．．．可攜式EDM系統

14．．．工件

16．．．經移除之材料

20．．．切割工具

22．．．馬達

24．．．介電質流體泵

26．．．電源

28．．．控制器

30．．．電極

34．．．弧形

38．．．介電質流體

40．．．基座

44．．．介電質流體儲存器

46．．．噴嘴

48．．．撓性軟管

50．．．夾子

52．．．撓性軟管之迴路

60．．．支撐件

66．．．夾子

G．．．間隙

圖1係用於製備校準電子測試裝置之導管之一系統之一示意圖；

圖2係用於圖1之該系統中的一可攜式EDM系統之一示意圖；

圖3係操作於圖1之該系統之一工件上的一切割工具之一示意圖；及

圖4係該可攜式EDM裝置之一透視示意圖。

12．．．可攜式EDM系統

20．．．切割工具

22．．．馬達

24．．．介電質流體泵

26．．．電源

28．．．控制器

30．．．電極

40．．．基座

44．．．介電質流體儲存器

46．．．噴嘴

48．．．撓性軟管

50．．．夾子

52．．．撓性軟管之迴路

60．．．支撐件

66．．．夾子

Claims (8)

1. 一種用於在一導管上產生諸校準反射器之可攜式放電加工(EDM)系統，該系統包括：一基座，其可安裝於該導管上；一切割工具；一馬達，其操作地連接至該切割工具用於以一經預先選擇之型樣移動該切割工具；一電極，其操作地連接至該切割工具；一電源，其操作地連接至該電極且操作地可連接至該導管，該電源係經組態以使一電壓自該電極放電至該導管以自該導管移除材料；及一介電質流體源，其與該導管流體相通以移除自該導管移除之材料；其中該馬達、該電源及該介電質流體源中之一或多者係位於該基座上。
2. 如請求項1之可攜式EDM系統，其進一步包括與該馬達、該介電質流體源及該電源連通之一控制器。
3. 如請求項1之可攜式EDM系統，其中該介電質流體源包括：一介電質流體儲存器，其包含一介電質流體；一介電質流體泵，該介電質流體可透過其而泵送；一迴路，來自該介電質流體泵之該介電質流體可透過其而輸送；及一噴嘴，該介電質流體可透過其而施配至該導管。
4. 如請求項1之可攜式EDM系統，其進一步包括該基座之一表面上的一支撐件，該支撐件係經定尺寸且經組態以將該可攜式EDM系統安裝於該導管上。
5. 一種用於在一導管上產生諸校準反射器之可攜式放電加工(EDM)裝置，該可攜式EDM裝置包括：一基座，其可安裝於該導管上；一馬達，其安裝於該基座上；一切割工具，其操作地連接至該馬達；一電極，其操作地連接至該切割工具；一電源，其安裝於該基座上且操作地連接至該電極且操作地可連接至該導管，該電源係經組態以使一電壓自該電極放電至該導管以自該導管移除材料；及一介電質流體源，其安裝於該基座上且與該導管流體相通以移除自該導管移除之材料。
6. 如請求項5之可攜式EDM裝置，其中該介電質流體源包括：一介電質流體儲存器，其包含一介電質流體；一介電質流體泵，該介電質流體可透過其而泵送；一迴路，來自該介電質流體泵之該介電質流體可透過其而輸送；及一噴嘴，該介電質流體可透過其而施配至該導管。
7. 如請求項5之可攜式EDM裝置，其進一步包括安裝於該基座上且與該馬達、該電源及該介電質流體源連通之一控制器，該控制器係經組態以提供控制信號以：控制來 自該電極之該電壓之放電；控制該馬達之一操作；及控制來自該介電質流體源之該介電質流體之一流動。
8. 如請求項5之可攜式EDM裝置，其進一步包括位於該基座上的一支撐件，該支撐件係經組態以容納於該導管之外表面上，該可攜式EDM裝置係安裝於該導管之該外表面上。