EP0078199A2 - Appareil de distribution de liquide - Google Patents

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EP0078199A2
EP0078199A2 EP82401912A EP82401912A EP0078199A2 EP 0078199 A2 EP0078199 A2 EP 0078199A2 EP 82401912 A EP82401912 A EP 82401912A EP 82401912 A EP82401912 A EP 82401912A EP 0078199 A2 EP0078199 A2 EP 0078199A2
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EP
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overflow
flow
distribution
ramps
fact
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Joseph Irwin Greenberger
Frederick Charles Kohring
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Wean United Inc
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Wean United Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/36—Outlets for discharging by overflow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86381—Head-establishing standpipe or expansion chamber [e.g., surge tanks]

Definitions

  • the present invention relates to a liquid distribution device intended to improve the adjustment of the feed rate of a distribution ramp used to pour a treatment liquid onto an object.
  • the invention is susceptible of numerous applications, but to expose it it will be presented here in the particular case of the cooling of a metal strip during its hot rolling or immediately after rolling.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved device for dispensing liquid which ensures the required volumetric flow rate with the flexibility and reliability necessary, but without requiring flow variation equipment; instead, it uses a system making it possible to obtain either a full flow, or more or less weak fractions of this full flow, all under the dependence of an all or nothing control system.
  • the invention therefore relates to a liquid distribution device, comprising at least one distribution ramp and flow control means for adjusting the volumetric flow rate of the ramp.
  • these flow control means comprise at least two fixed overflow pipes determined to each generate different hydraulic pressures, the first corresponding to the maximum of the flow capacity of the boom, each other corresponding to a different fraction of this maximum capacity; the dispensing apparatus includes means for selectively activating the overflow pipes.
  • the pressure generated by the second overflow piping corresponds to half the flow capacity of the boom.
  • Figures 1 and 2 show a strip cooling device on the output table of a hot strip mill not shown.
  • Several of the horizontal rollers 10 of the output table are shown in phantom.
  • the exit zone comprises a relatively large number of these cooling devices which are in the form of several horizontal rows of ramps.
  • One of the important characteristics of the present invention which will be detailed lies in the advantage of being able to operate one or more of the rows at 100% of their maximum cooling capacity and the other rows at 50% of their maximum cooling capacity. , thus reducing by 50% the temperature variation of the strip at the inlet of the winder not shown.
  • FIG. 1 shows a certain number of upper ramps 12 for cooling the strip, of a common type of construction and designed to distribute over the upper surface of the strip the necessary quantity (GPM) of coolant, quantity dependent on the rolling mill.
  • This type of ramp is determined so as to project a curtain of water of constant section from a certain height above the strip.
  • a similar system of ramps which will be discussed later is provided for projecting water onto the lower surface of the strip.
  • FIG. 1 only represents upper ramps 12, it can be seen in FIG. 2 that the system comprises an equal number of lower cooling ramps, the inlet pipes of which are marked 14 while the inlet pipes of the upper ramps are marked 16.
  • the ramps are connected to the feed distributors 18 and 20, both shown in FIGS. 1 and 2.
  • the feed distributor 18, which relates to the upper ramps 12, is connected, on the left side of the Figures 1 and 2, to a supply pipe not shown, and on the right side of the figures to an elbow 22 through which the water is supplied to two fixed overflow pipes.
  • the second fixed overflow pipe 34 is mounted to the left of the pipe 24, and a two-way solenoid valve 36 is mounted on a pipe 38 which connects the two overflow pipes 24 and 34.
  • the structure of the pipe overflow 34 is on the whole similar to that of the piping 24, with a central element 40 into which the water penetrates and can rise to form a column of water of predetermined height and fixed at half of that formed in the overflow pipe 24; it is thus possible to quickly and precisely choose the water flow rate to be supplied to the ramps 12, either 100% or 50% of the maximum capacity of the system.
  • the ramps 12 being directly connected to the same feed distributor 18 as the overflow pipes 24 and 34, the hydraulic pressures generated in the two overflow pipes determine the volume of water brought to the ramps and distributed by them. this.
  • the solenoid valve 36 is determined so that, when it is closed, the water cannot pass through the pipe 34; when it is open, the water passes through this pipe 34 so that the water which would pass through the pipe 24 is maintained at the same pressure generated by the water column of the pipe 34.
  • FIG. 2 represents a part of the electrical equipment 42 for controlling the solenoid valve 36.
  • the discharge pipe 44 of the overflow pipe 34 is emptied into the discharge pipe of the overflow pipe 24 .
  • the present invention can be implemented in the form of a ramp with two overflow pipes, which can be installed between the stands of the rolling mill, where one can plan to use one or more ramps. It will also be noted that the system which has been described above by way of example with two overflow pipes generally provides the desired adjustment precision for all known applications on hot strip trains. If you wanted to obtain an even more precise adjustment, you could use additional overflow pipes ensuring finer degrees of adjustment.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a second embodiment of the invention.
  • the represented part of the overflow pipe 54 comprises a cylindrical central part marked generally by 56 and the upper part of which is open to allow the water to overflow between the internal wall of the pipe 54 and the external wall of the part 56 , with return to a drain pipe not shown.
  • the lower part of the part 56 comprises a fixed element 58 which rotatably supports the upper element 60.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

Appareil de distribution de liquide, comportant au moins une rampe (12) de distribution et des moyens de commande de débit pour régler le débit volumétrique de la rampe. Ces moyens de commande comportent au moins deux tuyauteries fixes de trop plein (24-34) déterminées pour engendrer chacune des pressions hydrauliques différentes, la première (24) correspondant au maximum de capacité de débit de la rampe (12), et chaque autre (34) correspondant à une fraction différente de ce maximum de capacité; des moyens (36) sont prévus pour mettre sélectivement en action les tuyauteries de trop plein (24-34). L'invention s'applique au refroidissement des bandes métalliques à la sortie d'un laminoir à bandes à chaud.

Description

  • La présente invention concerne un appareil de distribution de liquide destiné à améliorer le réglage de débit d'alimentation d'une rampe de distribution utilisée pour déverser un liquide de traitement sur un objet. L'invention est susceptible de nombreuses applications, mais pour l'exposer elle sera présentée ici dans le cas particulier du refroidissement d'une bande métallique pendant son laminage à chaud ou immédiatement après laminage.
  • Dans la conduite d'un laminoir à bandes continu à chaud, et particulièrement de son train finisseur, deux facteurs importants sont pris en compte lorsqu'il s'agit de régler par refroidissement la température de la bande. La température d'une bande, à sa sortie de la dernière cage du train finisseur doit, pour des raisons métallurgiques, être maintenue à une valeur fixée à l'avance. De même au moment où la bande arrive à l'enrouleuse par dessous, sa température doit également, toujours pour des raisons métallurgiques, être maintenue à une valeur fixée d'avance, valeur qui est au demeurant différente de la température de finition de la bande. Autrefois ces deux impératifs fondamentaux étaient obtenus, d'une part pour la température à la sortie de la cage finisseuse en régulant la vitesse du train finisseur, et d'autre part pour la température à l'entrée de l'enrouleuse par arrosage régulé d'eau de refroidissement sur les faces inférieure et supérieure de la bande après sa sortie de la dernière cage du train finisseur.
  • Sur les laminoirs à bandes à chaud plus récents, l'exigence d'une plus forte production, la nécessité de laminer des produits plus élaborés et de qualité supérieure ont amené à augmenter substantiellement les dimensions et la capacité des systèmes de refroidissement de la bande, et à les équiper de moyens de commande plus complexes. On en est arrivé à des systèmes de refroidissement extrêmement compliqués, coûteux et non fiables. Par exemple pour répondre au désir d'automatisation et de contrôle rapide et précis de la température de la bande, la température de la bande après l'action du système de refroidissement de sortie est contrôlée par un calculateur de contrôle de processus relié à des centaines de composants électroniques et hydrauliques.
  • Dans le passé, mais de façon très limitée, on a utilisé des tuyauteries fixes de trop plein engendrant une pression hydraulique pour contrô-1er la quantité de liquide amenée aux rampes des systèmes de refroidissement à la sortie des laminoirs à bandes à chaud ; mais on n'a jamais essayé d'utiliser de tels moyens pour un réglage analogique du débit de volume réfrigérant, avec utilisation de plusieurs tuyauteries fixes de trop plein capables de satisfaire à toute une gamme de températures pour le train à bandes à chaud. De même elles n'ont pas été employées comme poste de réfrigération entre cages.
  • La présente invention a donc pour objet de fournir un appareil amélioré de distribution de liquide qui assure le débit volumétrique requis avec la souplesse et la fiabilité nécessaires, mais sans exiger un équipement de variation de débit ; il utilise à la place un système permettant d'obtenir soit un plein débit, soit des fractions plus ou moins faibles de ce plein débit, le tout sous la dépendance d'un système de commande par tout ou rien.
  • L'invention concerne donc un appareil de distribution de liquide, comportant au moins une rampe de distribution et des moyens de commande de débit pour régler le débit volumétrique de la rampe. Selon l'invention ces moyens de commande de débit comportent au moins deux tuyauteries fixes de trop plein déterminées pour engendrer chacune des pressions hydrauliques différentes, la première correspondant au maximum de la capacité de débit de la rampe, chaque autre correspondant à une fraction différente de ce maximum de capacité ; l'appareil de distribution comporte des moyens pour mettre sélectivement en action les tuyauteries de trop plein.
  • Selon une forme particulière de réalisation de l'invention, appliquée au cas d'une rampe de distribution produisant un rideau uniforme de liquide réfrigérant projeté pour la refroidir sur une bande métallique laminée à chaud, et dans lequel on utilise deux tuyauteries fixes de trop plein, la pression engendrée par la deuxième tuyauterie de trop plein correspond à la moitié de la capacité de débit de la rampe.
  • L'invention sera mieux comprise en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés.
    • La figure 1 est une vue en plan d'un système de refroidissement de bandes réalisé selon l'invention, avec tuyauteries multiples de trop plein, et appliqué à la sortie d'un train de bandes à chaud.
    • La figure 2 est une coupe verticale selon II-II de la figure 1.
    • La figure 3 est une vue en élévation d'un second mode de réalisation de l'invention.
    • La figure 4 est une coupe verticale selon IV-IV de la figure 3.
  • Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de refroidissement de bandes sur la table de sortie d'un laminoir à bandes à chaud non représenté. Plusieurs des rouleaux horizontaux 10 de la table de sortie sont représentés en traits mixtes. La zone de sortie comporte un nombre relativement important de ces dispositifs de refroidissement qui se présentent sous forme de plusieurs rangées horizontales de rampes. L'une des caractéristiques importante de la présente invention qui va être détaillée réside dans l'avantage de pouvoir faire fonctionner une ou plusieurs des rangées à 100 % de leur capacité maximale de refroidissement et les autres rangées à 50 Z de leur capacité maximale de refroidissement, réduisant ainsi de 50 % la variation de température de la bande à l'entrée de la bobineuse non représentée.
  • On voit sur la figure 1 un certain nombre de rampes supérieures 12 de refroidissement de la bande, d'un type de construction courante et prévues pour distribuer sur la surface supérieure de la bande la quantité nécessaire (GPM) de liquide réfrigérant, quantité dépendant du laminoir. Ce type de rampes est déterminé de façon à projeter un rideau d'eau de section constante depuis une'certaine hauteur au-dessus de la bande. Un système similaire de rampes dont on parlera plus loin est prévu pour projeter de l'eau sur la surface inférieure de la bande. Bien que la figure 1 ne représente que des rampes supérieures 12, on voit sur la figure 2 que le système comprend un nombre égal de rampes de refroidissement inférieures dont les tubulures d'entrée sont repérées 14 tandis que les tubulures d'entrée des rampes supérieures sont repérées 16.
  • Dans chaque groupe ou rangée les rampes sont reliées aux distributeurs d'alimentation 18 et 20, tous deux représentés sur les figures 1 et 2. Le distributeur d'alimentation 18, qui concerne les rampes supérieures 12, est relié, sur la partie gauche des figures 1 et 2, à une tuyauterie d'alimentation non représentée, et sur la partie droite des figures à un coude 22 par lequel l'eau est amenée à deux tuyauteries fixes de trop plein.
  • On se référera à la figure 2 pour suivre le parcours de l'eau. Immédiatement après le coude 22, l'eau pénètre dans la première 24 des deux tuyauteries fixes de trop plein disposées verticalement ; la tuyauterie 24 a été déterminée pour que la colonne d'eau qu'elle retient corresponde à la pression hydraulique nécessaire pour entrainer le débit d'eau voulu (GPM), c'est à dire 100 % de la capacité de la rangée de rampes. L'eau provenant du distributeur 18 pénètre dans un élément cylindrique central 26 de la tuyauterie de trop plein 24, et dans certaines conditions remplit cet élément central jusqu'à débordement par le haut. L'eau de trop plein s'écoule alors à l'extérieur de la section 26, dans la section annulaire 28, jusqu'au fond de la tuyauterie 24 d'où elle est ensuite évacuée par le conduit d'écoulement 30. C'est aussi dans cette zone que l'on trouve le support 32 qui soutient la tuyauterie de trop plein 24.
  • La seconde tuyauterie fixe de trop plein 34 est montée à gauche de la tuyauterie 24, et une électro-vanne à deux voies 36 est montée sur une tuyauterie 38 qui relie les deux tuyauteries de trop plein 24 et 34. La structure de la tuyauterie de trop plein 34 est dans l'ensemble similaire à celle de la tuyauterie 24, avec un élément central 40 dans lequel l'eau pénètre et peut s'élever pour former une colonne d'eau de hauteur prédéterminée et fixée à la moitié de celle formée dans la tuyauterie de trop plein 24 ; on a ainsi la possibilité de choisir rapidement et avec précision le débit d'eau à fournir aux rampes 12, soit 100 % soit 50 % de la capacité maximale du sytème. Les rampes 12 étant directement reliées au même distributeur d'alimentation 18 que les tuyauteries de trop plein 24 et 34, les pressions hydrauliques engendrées dans les deux tuyauteries de trop plein déterminent le volume d'eau amené jusqu'aux rampes et distribué par celles-ci. L'électro-vanne 36 est déterminée de façon que, lorsqu'elle est fermée, l'eau ne peut pas passer dans la tuyauterie 34 ; lorsqu'elle est ouverte l'eau passe dans cette tuyauterie 34 de telle sorte que l'eau qui passerait dans la tuyauterie 24 est maintenue à la même pression engendrée par la colonne d'eau de la tuyauterie 34.
  • La figure 2 représente une partie de l'équipement électrique 42 de commande de l'électro-vanne 36. Le conduit d'évacuation 44 de la tuyauterie de trop plein 34 se vide dans le conduit d'évacuation de la tuyauterie de trop plein 24.
  • On se référera maintenant au système de réglage de débit des rampes inférieures qui ne sont pas représentées sur les dessins. Leur distributeur d'alimentation 20 amène l'eau à un coude 45 et à un ensemble de deux tuyauteries de trop plein dont la fonction et la construction sont semblables à celles des tuyauteries 24 et 34. La tuyauterie de trop plein 46, immédiatement après le coude 45, est construite de façon à assurer la capacité maximale de volume soit 100 Z. La tuyauterie 48, plus petite, assure 50 % de la capacité maximale. On voit en 50 l'électro-vanne qui les relie. Ces deux tuyauteries de trop plein 46 et 48 sont munies d'un système d'évacuation tout à fait semblable à celui des tuyauteries 24 et 34 ; on en voit une partie sous le repère 52 de la figure 2.
  • Pendant le fonctionnement du système de refroidissement décrit, il est intéressant de pouvoir combiner l'action de rampes fonctionnant à 100 % de débit suivies de rampes à 50 % de débit, ce qui réduit théoriquement de 50 X la variation de température de la bande au niveau de la bobineuse. On règle le débit d'amenée du fluide de telle sorte qu'il soit maximum dans toutes les rampes de la rangée concernée, plus un supplément d'environ 5 % pour assurer la pression hydraulique en toutes circonstances. Une fois règlé le débit de cette rangée de rampes n'a plus jamais besoin d'être modifié. Ceci permet une commande par tout ou rien des rampes, qui est considérablement plus simple et plus fiable que les systèmes antérieurs à commande de débit variable. La possibilité de plus grande précision de variation de températures, en utilisant un débit moitié ou si on le désire une autre fraction de débit, permet de fonctionner avec des réglages de température beaucoup plus précis que ceux obtenus par les méthodes actuelles à débit variable.
  • On notera aussi que la présente invention peut être réalisée sous forme d'une rampe à deux tuyauteries de trop plein, qui peut être installée entre les cages du laminoir, où l'on peut prévoir d'utiliser une ou plusieurs rampes. On notera encore que le système qui a été décrit ci-dessus à titre d'exemple avec deux tuyauteries de trop plein assure en général la précision de réglage désirée pour toutes les applications connues sur les trains à bandes à chaud. Si l'on voulait obtenir un réglage encore plus précis, on pourrait utiliser des tuyauteries de trop plein supplémentaires assurant des degrés de réglage plus fins.
  • Les figures 3 et 4 illustrent un second mode de réalisation de l'invention. Au lieu de deux tuyauteries de trop plein séparées comme c'est le cas sur les figures 1 et 2, on utilise ici une construction compacte. La partie représentée de la tuyauterie de trop plein 54 comporte une pièce centrale cylindrique repérée globalement par 56 et dont la partie supérieure est ouverte pour permettre le débordement de l'eau entre la paroi interne de la tuyauterie 54 et la paroi externe de la pièce 56, avec retour vers un tuyau de vidange non représenté. La partie inférieure de la pièce 56 comporte un élément fixe 58 qui supporte en rotation l'élément supérieur 60. Ces deux éléments 58 et 60 sont munis d'une série d'ouvertures conjuguées, respectivement 62 et 64, qui lorsque la rotation de l'élément 60 les amène en alignement, permettent à l'eau de déborder au niveau des ouvertures 62 et 64 au lieu de s'écouler jusqu'à la partie supérieure de la pièce 60 ; on crée ainsi deux hauteurs de colonne d'eau dans la tuyauterie de débordement 54. Sur la figure 4 les ouvertures de l'élément 60 sont représentés en position fermée. L'élément supérieur 60 est mis en rotation à l'aide d'une poignée 66 à l'extrémité d'un arbre 68 solidaire de l'élément 60 et maintenu dans un palier 70. Une broche de blocage 72 permet de maintenir les ouvertures 64 à la position angulaire voulue.
  • Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais elle couvre aussi les réalisations qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents.

Claims (8)

1. Appareil de distribution de liquide, comportant au moins une rampe de distribution et des moyens de commande de débit pour règler le débit volumétrique de la rampe, caractérisé par le fait que ces moyens de commande de débit comportent au moins deux tuyauteries fixes de trop plein (24-34) déterminées pour engendrer chacune des pressions hydrauliques différentes, la première (24) correspondant au maximum de la capacité de débit de la rampe (12), chaque autre (34) correspondant à une fraction différente de ce maximum de capacité ; et par le fait qu'il comporte des moyens (36) pour permettre sélectivement en action les tuyauteries de trop plein (24-34).
2. Appareil de distribution selon revendication 1, appliqué au cas d'une rampe de distribution (12) produisant un rideau uniforme de liquide réfrigérant projeté pour la refroidir sur une bande métallique laminée à chaud, et dans lequel on utilise deux tuyauteries fixes de trop plein, caractérisé par le fait que la pression engendrée par la deuxième tuyauterie (34) de trop plein correspond à la moitié de la capacité de débit de la rampe (12).
3. Appareil de distribution selon revendication 2,
caractérisé par le fait que les moyens pour mettre sélectivement en action les tuyauteries de trop plein comportent une électrovanne (36).
4. Appareil de distribution selon revendication 2,
caractérisé par le fait qu'il comporte deux équipements séparés analogues (18-20) pour projeter le liquide respectivement sur la face supérieure et la face inférieure de la bande qui passe entre les deux.
5. Appareil de distribution selon revendication 2, et comportant plusieurs rampes de distribution,
caractérisé par le fait que les moyens de commande de débit sont déterminées pour régler le débit de toutes les rampes.
6. Appareil de distribution selon revendication 2,
caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'évacuation (30) pour recevoir le liquide ayant débordé des tuyauteries de trop plein.
7. Appareil de distribution selon revendication 3,
caractérisé par le fait que l'électrovanne (36) est déterminée de telle sorte qu'en position fermée elle met en action uniquement la tuyauterie de trop plein (24) correspondant à la pleine capacité de débit de la rampe, et qu'en position ouverte elle met en action l'autre tuyauterie de trop plein (34).
8. Appareil de distribution selon revendication 2,
caractérisé par le fait que les rampes (12) sont réparties en au moins deux rangées,
et par le fait qu'il comporte des moyens, du type tout-ou-rien, pour mettre en action chacune des rangées de rampes.
EP82401912A 1981-10-19 1982-10-19 Appareil de distribution de liquide Expired EP0078199B1 (fr)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US312562 1981-10-19
US06/312,562 US4425928A (en) 1981-10-19 1981-10-19 Liquid discharge apparatus

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EP0078199A3 EP0078199A3 (en) 1984-01-11
EP0078199B1 EP0078199B1 (fr) 1987-01-21

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EP (1) EP0078199B1 (fr)
CA (1) CA1189325A (fr)
DE (1) DE3275164D1 (fr)
GB (1) GB2108028B (fr)

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EP0078199A3 (en) 1984-01-11
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