Uprawniony z patentu: Uinion Carbide Coi^poratiooi, Nowy Jork (Stany Zjednoczone Ameryki) Urzadzenie do automatycznego usuwania wad powierzchniowych stali Przedmiotem wymaiiazku jtst urzadzenie do automatycznego usuwania Wad powierzchniowych stali za pomoca tlenu doprowadzanego pod cis¬ nieniem.Znane sa urzadzenia do automatycznego usu¬ wania wad stali ina przyklad z patentu Nr 3 119 409 Stanów Zjednoczonych Ameryki gdzie stosowane sa dwa pomocnicze kompensacyjne regulatory oraz glówny regulator, przystosowany do kontroli prze¬ plywu tlenu do zdalnie umieszczonego, samoczynnie ustalajacego urzadzenia.Wedlug tego patem/tu zasilanie parzeeiwoisnieniowe doprowadzane jest do komory wstecznego zasilania przez kompensacyjny regulator, przy czym jeden z boków tej komory jest polaczony z elastyczna membrana obciazona nasftawna sprezyna, umiesz¬ czona w obudowie majacej swobodne polaczenie z atmosfera. Przeciwlegla strona komory jest polaczona z druga elastyczna membrana, która laczy sie z pierwsza membrana przez popychacz zaworu, z którym jest on polaczony i przechodzi przez gazoszczelny uklad do drugiej membrany.Doprowadzenie tlenu do pierwszego przedzialu glównego regulatora jest dokonywane przez usta¬ wienie przelotu regulatora, przez który dopro¬ wadzany jest tlen pod cisnieniem do kontrolnej komory zawierajacej elastyczna membrane powo¬ dujaca ustawienie zaworu doprowadzajacego tlen do pierwszego przedzialu. 10 15 25 30 W celu unikniecia cyklicznego wahania cisnienia, w przypadku powiekszania lub zmniejszania cis¬ nienia tlenu do odgalezienia przewidziany jest drugi regulator, za pomoca którego regulowana jest ilo£"c tlenu odprowadzona z pierwszego prze¬ dzialu glównego regulatora, która moze byc dopro¬ wadzona do kontrolnej 'komory wposazonej w kompensacyjny regulator. Przez ustawienie dru¬ giego regulatora przystosowanego do dopro¬ wadzania pod cisnieniem tlenu do kontrolnej komory ponizej cisnienia w stosunku do zasilania przeeiwcisniemiowego, druga kontrolna komora glównego regulatora moze byc zdlawiona, w celu zmniejszenia cyklicznych wahan w cisnieniowym przewodzie glównego regulatora. Tego rodzaju znany uklad jest niewygodny z tego powodu, ze wymaga zastosowania regulaLtora przeznaczonego do ogra¬ niczania cyklicznych" wahan.Stosowanie znanego regulatora, który wymaga dokladnego ustawienia ugiecia elastycznej mem¬ brany jest niedogodne ze wzgledu na nastepujace z biegiem czasu zmiany jej fizycznych cech, które powoduja odksztalcenie membrany i wymagaja ponownego jej ustawienia wymagajacego przerwy w pracy. Regulacja osiagnieta w wyniku prze¬ stawienia membrany nie zapewnia dokladnej tolerancji wymaganej dla tego rodzaju urzadzen.Celem wynalazku jest wykonanie urzadzenia do usuwania powierzchniowych wad stali, które w sposób automatyczny utrzymuje w przewodzie 81538s stale cisnienie tlenu w stosunku 12 do 1 przy malyim cyklicznym wahaniu.Zgodnie z wynalazkiem zastosowano glówny regulator cisnienia i regulator kompensacyjny kon¬ trolujace szybkosc przyplywu tlenu z regulaifcora ' glównego do rozgalezionego przewodu reagujacego na reczna regulacje, przy czym kompensacyjny re- gulaltor, zawiera gazoszczelna regeneracyjna ko¬ more, w której jedna sciana sklada sie z elastycznej membrany polaczonej z przestawnie docis- 1(1 kajaca sprezyne umieszczona ma zewnatrz komary, oraz gazoszczelnej zaworowej komory, której jedna ze scian utworzona jest równiez z elastycznej mem¬ brany polaczonej ze sprezyna umieszczona w ko¬ morze i przystosowana do wprowadzenia gazu w znajdujacego sie pod cisnieniem, reagujacego na wewnetrzna elastyczna membrane, natomiast urza¬ dzenie dociskowe przystosowane jest do przesuwu tej membramy — dzialajacej zgodnie z reakcja sily na wychylenie w jednym lub drugim kierun- 20 ku. Zgodnie z wynalazkiem, dociskowa sprezyna kompensacyjnego regulatora jesit wbudowana w gazoszczelnej komorze, która jest polaczona za pomoca przystosowanego przejscia i pomiarowych otworów z regeneracyjna komora i komora zawo- 25 rowa, gdzie pomiarowe otwory polaczone sa z komora zasilajaca, mniejsza w stosunku do po¬ miarowego otworu polaczonego z komora zawo¬ rowa* Korzystnym jest przy tym gdy zasilajaca komora ¦* wykonana jest z druga elastyczna membrana — umieszczona naprzeciw membrany dociskanej za pomoca sprezyny podczas gdy zewnetrzna powie¬ rzchnia drugiej membrany w komorze zasilajacej i membrany tworzacej sciane komory zaworowej 35 polaczone sa z atmosfera.Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny uklad urzadzenia do usuwania powierzchniowych wad z warstwy stali, fig. 2A i 2B przedstawia dwa wykresy porównujace charakterystyke dzialania urzadzenia przy znanym sposobie regulacji urzadzenia i urzadzenia wykona¬ nego zgodnie z wynalazkiem przy róznych cis- nieniach w rurowym przewodzie, lig. 3A j. 3B przedstawiaja druga pare wykresów dla rurowego przewodu o cisnieniu 2,1 at. ukazujacego dzialania urzadzenia podczas reakcji wahania, fig. 4 przed¬ stawia' odmiane wzdluznego widoku kompensuja- cego regulatora i fig. 5 przedstawia detonator znaj¬ dujacy sie w ukladzie regulatora wedlug fig.4.Zgodnie z fig. 1 urzadzenie do usuwania powie¬ rzchniowych wad, wykonane wedlug mimiiejszego wynalazku, zawiera zespól 10 skladajacy Siez ruro- 55 wego przewodu 16 zawierajacego tlok 12, którego przesuw kontrolowany jest w sposób selektywny za pomoca urzadzenia przeznaczonego do zmiany objetosci w rurowym przewodzie.Tlok 12 na jednym z konców ukazanych za po- «o moca kreskowanych linii pozwala na przeplyw tlenu z rurowego przewodu 16 tylko przez jedna ze szczelin 14, podczas gdy przy przeciwleglym skrajnym polozeniu tloka nastepuje przeplyw tlenu przez wszystkie szczeliny14. 65 538 4 Liczba otworów przedstawiona jest tylko przy¬ kladowo, i przez to nie odzwierciedla ona rzeczy¬ wistej ilosci otworów w rurowym przewodzie 16.Zgodnie z (praktyka minimalna ilosc szczelin 14 * moze byc przykladowo trzy, podczas gdy maksy¬ malna ilosc moze byc trzydziesci szesc, dzieki cze¬ mu ustala sie stosunek zapotrzebowania tlenu jak 12:1.Szczeliny 14 kieruja tlen z rurowego przewodu ' 16 na powierzchnie stalowego elementu w celu dokonania obróbki usuwania powierzchniowych wad.Stosownie do wymiaru stalowego elementu przechodzacego pod rurowym przewodem regulo¬ wana jest ilosc szczelin, otwieranych w rurowym przewodzie. Tlen doprowadzany jest do rurowego przewodu z zasilajacej pirzewDdu 20 zaopatrywanej z regulacyjnej stacji 22. Jak uwidoczniono na rysunku regulacyjna stacja 22 jest wykonana z jednostopniowa regulacyjna membrana, przy czym moze cna miec .regulacje dwustopniowa.Tlen przeplywajacy przez regulacyjna stacje 22 jest doprowadzany z przewodu 24 skad przeplywa do zasilajacego przewodu 20 przez otwór 26 utwo¬ rzony w regulacyjnej stacji 22.Przeplyw tlenu przechodzacego z regulacyjnej stacji 22 jest kontrolowany za pomoca kompensa¬ cyjnego regulatora 30.Regulator 30 polaczony jest z cisnieniowa po¬ wrotna linia rurowego przewodu 16 zasilanego tlenem przez kontrolna komore 23 regulacyjnej stacji 22.Wzrost cisnienia utworzonego w kompensacyjnym regulatorze 30 powoduje wzrost przeplywu tlenu z regulacyjnej stacji 22 do rurowego przewodu 16.Kompensacyjny regulator 39 sklada sie z trzech gazoszczelnych komór A, B i C. Komora A jest oddzielona od komory B za pomoca elastycznej membrany 52 i otwartej przestrzeni D polaczonej z atmosfera za pomoca elastycznej memibrany 53, która jest niniejsza w stosunku do membrany 52 Sprezyna 32, regulowana jest za pomoca recznego kólka 58 ze sruba powodujaca docisk trzpienia 55 ustalajacego membrane 52 i 53.Dolny koniec dociskowego .trzpienia 55 oparty jest o srube 56 i polaczony z membrana 54, two¬ rzaca sciane komory C polaczona z otwarta prze¬ strzenia D.Choc dociskowe trzpien 55 i sruba 56 moga byc przesuwane za pomoca pojedynczego trzpienia to jednak podwójna konstrukcja jest lepsza ze wzgle¬ du na ulatwiony sposób demontazu regulatora oraz instalowanie i przesuwanie membran.Zawór 59 w komorze C kontrolujacy przeplyw gazu pod cisnieniem z przewodu 57 jest polaczony ze sruba 56 w sposób taki, ze powoduje jego ot¬ warcie, gdy nacisk sruby 56 jest wywierany na dzialajaca w przeciwnym kierunku zawonowa sprezyne 81, Powrotny przewód 34 doprowadzany z rurowego przewodu 16 jest polaczony z komora B podczas gdy wylotowy otwór z komory C regulowany jest za pomoca zaworu V umieszczonego na przewodzie 38, który polaczony jest z kontrolna komora 23 regulacyjnej stacji 22.81538 W kontrolnej komorze 23, jest wykonane odpo¬ wietrzenie umozliwiajace przesuw membrany i ustawienie zaworu w zamknietym polozeniu, w przypadku gdy doplyw tlenu do kontrolnej ko¬ mory jestprzerywany. 5 Komora A zaopatrzona w sprezyne przeznaczona do regulacji cisnienia jest polaczona za pomoca bocznego obejscia przewodu 40, zaworu V i pomia¬ rowego obwodu 42 z komora C i przez boczne obejscie przewodu 41 zawierajace pomiarowa zla- 10 czke 36 z komora B powrotnej linii zasilajacej.W przypadku, gdy komora A, wyposazona w sprezyne kompensujacego regulatora, jest pola¬ czona z atmosfera, przy azym nie zawiera ona bocznych obejsc, a zawór V jest otwarty i doci- 15 skowa sprezyna 32 jest uregulowana w celu otwa¬ rcia zaworu 59 na okreslona wysokosc, to gaz przeplywa przy ograniczonej szybkosci przez ten zawór, który jest przeznaczony do kontrolnej ko¬ mory 23 regulacyjnej stacji 22. Dokladna ela- 20 stycznosc membrany w regulacyjnej stacji 22 po¬ woduje okreslany przeplyw tlenu ido pirzewodu 16 i urzadzenia przeznaczonego do usuwania powie¬ rzchniowych wad stali.Zmiana cisnienia w przewodzie 34 polaczonym a z komora B powoduje nacisk na trzpien 55 prze¬ suwajac go do góry lub dolu w zaleznossci od kie¬ runku dzialajacej sily, która wywierana jest na trzpien za pomoca membrany 52, 53 i 54. Przy zastosowaniu zmiennych sil. nacisku sprezyny 31 30 i 32 oraz wymiarów i sposobu mocowania membran 52, 53 i 54 otrzymuje sie zwiekszenie cisnienia * w powrotnej izasilajacej linii wywolujacej nacisk na trzpien 55 i srube 56, w celu przesuwu w kie¬ runku sprezynowej komory A, w której zwieksze- 35 nie cisnienia w powrotnej linii zasilania, powoduje to, ze trzpienie przesuwane sa w kierunku przeciw¬ nym.Zwiekszenie cisnienia w powrotnej linii zasila¬ jacego przewodu zmniejsza przeplyw tlenu w kon- 40 trolnej komorze 23, regulacyjnej stacji 22 i zmniej¬ sza przeplyw tlenu do rurowego przewodu 16.Zwiekszenie przelotu otworów w przewodzie ruro¬ wym powolduje spadek cisnienia w powrotnej linii i w zaworze 59 oraz zwiekszenie przeplywu tlenu 46 do rurowego przewodu 16.Na fig. 2A przedstawiono wykres urzadzenia wyposazonego w znany kompensujacy regulator, za¬ opatrzony w wywietrzna komore A bez polaczenia obejsciowego przewodu. 50 Wedlug dwóch krzywych MiN ustalone punkty cisnienia tlenu sa 2,46 at., przy stosowaniu prze¬ wodu rurowego do usuwania powierzchniowych wad stali o minimalnym przeplywie tlenu docho¬ dzacym do spadku cisnienia 0,40 at., podczas gdy 65 przeplyw tlenu przez przewód byl powiekszony do maksymalnej wartosci.Przy cisnieniu tlenu 1.55 at. dla minimalnego przeplywu (krzywa O) przesuniecie do maksy¬ malnego przeplywa (krzywa P) równa sie 0,3:5 at., 60 a przy 0,28 at. dla minimalnego przeplywu Krzywa q) przesuniecie maksyimafljnego przeplywu (krzywa R) równa sie 0,14 -alt.Przy jakimkolwiek nominalnym punkcie ozna¬ czenie impulsu cisnienia dajacego dowód usta- w lonej wartosci widoczne jest przy najwiekszym i najmniejszym, zakresie przeplywu.'Nieustabilizowane cisnienia tlenu, przedstawione na wykresie wplywaja w sposób ujemny na prze¬ bieg usuwania powierzchniowych wad stali. Jak uwidoczniono na fig. 2A uderzenia cisnieniowe spotykaja sie ze soba w punktach cisnien miesz¬ czacych sie w zakresie 2,46 i 1,55 at., które sa znacz¬ nie wyzsze od ogólnie przyjetej wartosci 0,14 at.W wyniku zastosowania obejsciowego przewodu zawierajacego pomiarowe zlaczki 36 ti 42 wykonane zgodnie z wynalazkiem, umieszczenie membrany 52 i kompensujacego regulatora 30, tworzy dodatkowy wplyw na cisnienie w komorze A, wynikajacy z wahalnia cisnien miedzy doplywem tlenu 'do ko¬ mory 23 regulacyjnej stacji 22 a kontrolowanym odplywem przez komore B do powrotnego prze¬ wodu 34.Korzystna cecha zastosowania dodatkowego cis¬ nienia jest to, ze polepsza ono reakcje kompensuja¬ cego (regulatora i zmiane cisnienia w powrotnej zasilajacej linii.Gdy ilosc tlenowych szczelin 14 w rurowym przewodzie 16 zostanie powiekszona, to cisnienie w komorze B zostanie obnizone i nastapi dalsze otwarcie zaworu 59 powodowane ugieciem mem¬ brany 52 co powoduje powiekszenie iprzeplywu ga¬ zu przez przewód 40 i pomiarowy otwór 42 do komory A.Przy ustaleniu pomiarowej zlaczki 36 w stosu¬ nku do najmniejszego otworu, na przyklad otworu 42, cisnienie w komorze A wzrasta przy wzroscie doplywu gazu i dzialania sprezyny 32, której na¬ cisk przy jej wydluzeniu slabnie, przy czym cis¬ nienie w komorze A zwieksza sie równiez na skutek ipowiejkiszenia otworu w zaworze 59.Otrzymywany w ten sposób efekt jest taki, ze membrana 52 uzalezniona od uregulowania sprezyny, posiada warunki do ustalenia przeloto¬ wego ukladu.Dzialanie ukladu utworzonego wedlug fig. 1 o nizej wymienionych parametrach jest przed¬ stawione graficznie na fig. 2B.Otwór [pomiarowej zlaczki 36 zawiera srednice 1,02 mm.Otwór ipomiarowego otworu 42 zawiera srednice 1,18 mm.Przewód 40 bocznego obejscia zawiera srednice 13 mm i dlugosc okolo 3,05 m.Pirzewód 34 powrotnej linii zasilajacej zawiera srednice 13 mm i dlugosc okolo 30,5 im.Przewód 41 bocznego obejscia jest o takiej sa¬ mej srednicy co i przewód 40, który jest niewspól¬ miernie dlugi, na którym ustawiono pomiarowa zlaczke 36 w poblizu kompensujacego regula¬ tora 30.Wyniki prób uwidocznionych na rysunku przed¬ stawiaja warunki pracy zblizone do idealnych.Wahanie w tym ukladzie jest prawie calkowicie wyeliminowane dla punktów cisnienia — najwy¬ zszego 3,5 at i najnizszego 0,7 at.Czas reakcji dla wszystkich przypadków wynosi zwykle mniej niz 2 sek.81538 8 Nie wzrasta równiez przy tym w sposób wido¬ czny cisnienie i wahanie miedzy maksymalnym i minimalnym przeplywem tlenu, które nad wlotem 12 jest mniejsze od 0,07 at.Powiekszona ilosc prób wykazala, ze zlacza 36 i pomiarowy otwór 42 winny byc o srednicy 0,66 do 1,4 mim, parzy czym otwór zlaczki 36 winien byc mniejszy w stosunku do otworu 42.Ustalenie ukladu jest równiez uzaleznione od wewnetrznej srednicy i dlugosci powrotnej zasila¬ jacego przewodu 34 i przewodu 40. Nia fig. 3A porównano wykonanie ukladu, przy którym zasto¬ sowano przewód o srednicy 12,7 mm, oznaczony za pomoca linii ciaglej z ukladem, przy zastosowa¬ niu przewodu o srednicy 3,2 mm dla przewodów 34 i 40. Podobne porównanlie jest dokonane na fig. 3B gdzie zastosowano przewód o srednicy 12,7 mm oznaczony za pomoca linii ciaglej i 19 mm dla tych samych przewodów rurowych.Stwierdzono przy tym, ze w celu utrzymania ukla¬ du w ruchu w okreslonym czasie, to jest najmniej w okresie okolo 2 sek. i odchyleniu cisnienia mniej niz 0,14 at. nad tlokiem 12 wymagana jest srednica przewodów 34 i 40 od 6,4 do 15,9 mm.Dlugosc tego rodzaju przewodów szczególnie przewodu 40 winna byc bardzo dokladna.Badania wykazaly, ze gdy przewód 40 obejscia bocznego jest dluzszy niz 3 m to dlugosc czasu reakcji w ukladach zostaje wydluzona powyzej ustalenia 2 drugiego ograniczenia i w ten sposób przekazywanie dzialania zostaje w czasie wydlu¬ zone.Stwierdzono przy tym, ie powrotny zasilajjacy przewód 34 jest praktycznie ograniczony do dlu¬ gosci 91,4 m przy której wplywy dzialania tarcia miedzyczasteczkowego podczas przeplywu tlenu o scianki przewodu staja sie tak duze, ze naste¬ puja zbyt duze wahania.W ukladzie przeznaczonym do usuwania powie- irzehniowych wad stalli wykonanym wedlug wyna¬ lazku kompensujacy regulator posiada konstrukcje uwidoczniona na fig. 4 i 5, której czesci przezna¬ czone sa do tych samych celów co i wedlug fig. 1 i oznaczone sa tymi samymi liczbami. ' Regulator wedlug fig. 4 i 5 rózni sie od regu¬ latora uwidocznionego na ifig. l.tym, ze pomia¬ rowe otwory przewidziane sa w rozmieszczonych tarczach zainstalowanych w wewnetrznej obu¬ dowie regulatora. Przy wlasciwym doborze mem¬ brany i parametrów sprezyny regulator ten dziala w podobny sposób jak wedlug fig. 1.Do zainstalowania i umieszczenia pomiarowych podkladek stosowanych w regulatorze uwidocz¬ nionym na fig. 4 i 5 regulator 30 jest podzielny w plaszczyznie membrany 52 ma dwa przedzialy 60 i 61, które sa polaczone ze soba za pomoca kolnierzy 63 i 64 i srub 62.Komora A jest zawarta w przedziale 60 obu¬ dowy regulatora i jest oddzielona od komory B w przedziale 61 za pomoca membrany 52.Membrana 53 jest przeciwlegla w stosunku do membrany 52 i powoduje ona oddzielenie komory B od przestrzeni D polaczonej z atmosfera.Dwie membrany 52 i 53 sa ze soba polaczone za pomoca górnego trzpienia 55 a komora B znaj¬ dujaca sie miedzy membranami i jest polaczona z zewnetrznym przewodem.* Komora C umiesizczona w przedziale 61 jest oddzielona od otwartej przestrzeni D za pomoca membrany 54.Leb sruby 56 dociska membrane 54 w kierunku górnym, polaczona z dolnym zakonczeniem trzpie- io nia 55.Zlacze 66 polaczone z dolna powierzchnia lba sruby 56 laczy sie z trzpieniem 67 zaworu 59, któ¬ ry kontroluje przeplyw tlenu od wewnetrznego polaczenia 69 do komory C. Komora C jest pola- u czona z zewnetrznym wylotowym lacznikiem 70.Komora A posiada ponadto w swym zamknietym ukladzie dociskowa sprezyne 32, która oparta jest posrednio w dolnym odcinku o dociskowy trzpien 55 dociskany za pomoca recznego pokretla 58. 20 Oddzielony gaz przechodzi przewodami 71 i 72 z komory A do 'komory B po czym przez powiek¬ szony lacznik 73 umieszczony w bocznej scianie kolnierza 64. Kazdy z przewodów 71 i 72 zawiera pomiarowa zwezke z utworzonym otworem z pier- 25 scieniu 65 polaczonym z kolnierzem 63.We wglebieniu 75 umieszczona jest podkladka 74 z pomiarowa zlaczka 36 polaczona z otworem w przewodzie a we wglebieniu 78 umieszczona jest podkladka 77 z pomiarowym otworem 42 pola- 30 czonym z otworem w przewodzie 72.Podkladki te wykonane sa z antykorozyjnego metalu na przyklad mosiadzu i sa otoczone elas¬ tycznymi pierscieniami 80 i 81 przeznaczonymi do uszczelnienia w przypadku, gdy przedzialy regula- 35 tora 60 i 61 sa ze soba polaczone. Powrotny prze¬ wód 34 polaczony jest z lacznikiem 68, komory B i Wlotowym przewodem 57 doprowadzajacym tlen pod cisnieniem przez polaczenie zewnetrzne 69 do • komory C. Wylotowy lacznik 70 komory C jest 40 polaczony przez zawór V z przewodem 38 do kontrolnej komory 23 glównej regulacyjnej stacji 22.Drugi przewód 40, odprowadzony od zaworu V jest polaczony z zewnetrznym lacznikiem 73, który * polaczony jest z komora A przez przewód 72 i pomiarowy otwór 42. Podkladki 74, 77 z otwo¬ rami 36 i 42 które sa przeznaczone do mierzenia ilosci w szerokim zakresie przechodzacego tlenu do urzadzenia. PL