(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (1) T3 Int.Cl. B21B 4/08 (06.01) B08B 3/02 (06.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 13/46 EP B1 (4) Tytuł wynalazku: URZĄDZENIE DO USUWANIA ZGORZELINY Z NAPĘDEM POMPY O ZMIENNEJ PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ () Pierwszeństwo: EP (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 11/26 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 14/04 (73) Uprawniony z patentu: Siemens Aktiengesellschaft, München, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 GUIDO BODDEN, Forchheim, DE JOCHEN WERMKE, Erlangen, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Teresa Kuczyńska POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 1 8P33624PL00 Opis EP B1 [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy urządzenia do usuwania zgorzeliny, przy czym urządzenie do usuwania zgorzeliny ma co najmniej jeden obszar usuwania zgorzeliny, - przy czym w co najmniej jednym obszarze usuwania zgorzeliny umieszczona jest pewna liczba dysz, za pomocą których ciekły środek do usuwania zgorzeliny może być natryskiwany pod wysokim ciśnieniem na oczyszczane ze zgorzeliny pasmo metalu, - przy czym dysze są podłączone do wysokociśnieniowego systemu przewodów, za pomocą którego do dysz może być doprowadzany ciekły środek do usuwania zgorzeliny, - przy czym do wysokociśnieniowego systemu przewodów podłączona jest napędzana za pomocą silnika elektrycznego pompa, za pomocą której ciekły środek do usuwania zgorzeliny może być tłoczony pod wysokim ciśnieniem z niskociśnieniowej sieci zasilającej do wysokociśnieniowego systemu przewodów, - przy czym do wysokociśnieniowego systemu przewodów podłączone jest wysokociśnieniowe urządzenie magazynujące, przez które może być buforowany znajdujący się pod wysokim ciśnieniem, ciekły środek do usuwania zgorzeliny. [0002] Tego rodzaju urządzenie do usuwania zgorzeliny jest powszechnie znane w kręgach specjalistów, patrz np. DE-B

3 2 1 2 [0003] W stanie techniki pompa jest napędzana przez silnik elektryczny w sposób ciągły i ze stałą prędkością obrotową. Wiąże się z tym stała ilość środka do usuwania zgorzeliny tłoczona w jednostce czasu. [0004] Jeżeli dysze w co najmniej jednym obszarze usuwania zgorzeliny są włączone na stałe, czyli natryskują ciekły środek do usuwania zgorzeliny na oczyszczane ze zgorzeliny pasmo metalu, wówczas nie stanowi to problemu. Jeżeli natomiast dysze są wyłączone, wówczas tłoczona ilość środka do usuwania zgorzeliny musi zostać inaczej zużyta. Jeżeli wysokociśnieniowe urządzenie magazynujące dysponuje jeszcze wolną pojemnością, wówczas tłoczony środek do usuwania zgorzeliny jest przekazywany do wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego. Stamtąd jest on później ponownie doprowadzany do wysokociśnieniowego systemu przewodów. Jeżeli natomiast również wysokociśnieniowe urządzenie magazynujące jest napełnione, wówczas w stanie techniki otwierany jest zawór zwrotny. Przez zawór zwrotny środek do usuwania zgorzeliny jest zawracany do niskociśnieniowej sieci zasilającej. [000] Zadanie niniejszego wynalazku polega na tym, by ulepszyć urządzenie do usuwania zgorzeliny opisanego na wstępie rodzaju, w ten sposób, by dawało się ono eksploatować bardziej ekonomicznie. [0006] Zadanie to rozwiązano za pomocą urządzenia do usuwania zgorzeliny o cechach zastrzeżenia 1. Korzystne postaci wykonania urządzenia do usuwania zgorzeliny są przedmiotem zastrzeżeń zależnych 2 do 4. [0007] Według wynalazku, urządzenie do usuwania zgorzeliny opisanego na wstępie rodzaju jest tak ulepszone, że silnik elektryczny jest podłączony do

4 3 1 2 elektrycznej sieci zasilającej przez przetwornicę, że przetwornica jest połączona środkami techniki sterowania z zespołem sterowania i że zespół sterowania jest tak ukształtowany, że steruje przetwornicą tak, że silnik elektryczny jest napędzany ze zmienną prędkością obrotową. [0008] Rozwiązanie według wynalazku pozwala znacznie zredukować koszty eksploatacji urządzenia do usuwania zgorzeliny. Uzyskuje się zatem ekonomiczną eksploatację urządzenia do usuwania zgorzeliny według wynalazku, chociaż koszty własne urządzenia do usuwania zgorzeliny według wynalazku są wyższe niż koszty własne urządzenia do usuwania zgorzeliny według stanu techniki. [0009] W korzystnej postaci wykonania niniejszego wynalazku, przetwornica ma postać przetwornicy z obwodem pośrednim. W tej postaci wykonania, silnik elektryczny pracuje z większą dynamiką. [00] Ponadto korzystne jest, jeżeli zespół sterowania jest tak ukształtowany, że tak steruje przetwornicą, że zmienna prędkość obrotowa stale pozostaje powyżej minimalnej prędkości obrotowej, która z kolei jest większa od zera. Ta postać wykonania pozwala zminimalizować zużycie - zwłaszcza w łożyskach silnika elektrycznego i pompy. [0011] Korzystnie zespół sterowania jest tak ukształtowany, że steruje przetwornicą w zależności od co najmniej jednej z następujących wielkości: - zadanego stopnia napełnienia wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego, - rzeczywistego stopnia napełnienia wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego,

5 stanu roboczego co najmniej jednego obszaru usuwania zgorzeliny, - czasu pozostałego jeszcze do rozpoczęcia procesu usuwania zgorzeliny, - całkowitego obciążenia elektrycznej sieci zasilającej i - całkowitego obciążenia niskociśnieniowej sieci zasilającej. [0012] Inne zalety i szczegóły wynikają z poniższego opisu przykładu wykonania w powiązaniu z rysunkami. Przedstawiają w sposób schematyczny: fig. 1 schematycznie instalację przemysłu metalurgicznego, fig. 2 silnik elektryczny i jego podłączenie do elektrycznej sieci zasilającej, fig. 3 przykładowo przebieg prędkości obrotowej w funkcji czasu i fig. 4 schematycznie zasadę działania zespołu sterowania. [0013] Według fig. 1 instalacja przemysłu metalurgicznego ma różne elementy składowe instalacji. Czysto przykładowo, na fig. 1 przedstawione jest urządzenie 1 do odlewania ciągłego i walcownia 2. W urządzeniu do odlewania ciągłego wytwarzane jest pasmo 3 metalu. Pasmo 3 metalu jest walcowane w walcowni 2. [0014] Pasmo 3 metalu stanowi w wielu przypadkach pasmo stali. Nie jest to jednak konieczne. Alternatywnie, pasmo 3 metalu mogłoby mieć postać przykładowo pasma aluminium, pasma miedzi, pasma mosiądzu i innych. Ponadto, pasmo 3 metalu ma często postać taśmy metalowej. Również to nie jest konieczne.

6 1 2 Alternatywnie, pasmo 3 metalu może mieć postać na przykład pręta lub rury. [001] Zwłaszcza w przypadku, gdy pasmo 3 metalu jest ze stali i ma postać taśmy, czyli pasmo 3 metalu ma postać taśmy stalowej, instalację przemysłu metalurgicznego stanowi często walcownia blach grubych. [0016] Po wytworzeniu pasma 3 metalu, przed walcowaniem pasma 3 metalu i/lub po walcowaniu pasma 3 metalu w wielu przypadkach wymagane jest usunięcie zgorzeliny. W tym celu przewidziane jest urządzenie E do usuwania zgorzeliny. [0017] Urządzenie E do usuwania zgorzeliny ma obszary 4 do 6 usuwania zgorzeliny. Obszar 4 usuwania zgorzeliny jest umieszczony za urządzeniem 1 do odlewania ciągłego. Obszar usuwania zgorzeliny jest umieszczony przed walcownią 2. Obszar 6 usuwania zgorzeliny jest umieszczony za walcownią 2. [0018] Według postaci z fig. 1 występują wszystkie trzy obszary 4 do 6 usuwania zgorzeliny. Nie jest to jednak konieczne. W innych postaciach wykonania urządzenia E do usuwania zgorzeliny możliwe jest, że tylko istnieją tylko dwa, a w skrajnym przypadku nawet tylko jeden z obszarów 4 do 6 usuwania zgorzeliny. [0019] Każdy obszar 4 do 6 usuwania zgorzeliny ma pewną liczbę dysz 7, które są umieszczone w danym obszarze 4 do 6 usuwania zgorzeliny. Za pomocą dysz 7 w trakcie eksploatacji danego obszaru 4 do 6 usuwania zgorzeliny na pasmo 3 metalu natryskiwany jest pod wysokim ciśnieniem ciekły środek 8 do usuwania zgorzeliny, aby usunąć zgorzelinę z pasma 3 metalu. Ciekły środek 8 do usuwania zgorzeliny - z reguły woda z dodatkami lub bez - jest doprowadzany do dysz 7 przez wysokociśnieniowy system 9 przewodów, do którego podłączone są dysze 7.

7 6 1 2 [00] Obszary 4 do 6 usuwania zgorzeliny są eksploatowane niezależnie od siebie. Według postaci z fig. 1 osiągane jest to tak, że każdemu obszarowi 4 do 6 usuwania zgorzeliny przyporządkowany jest zawór główny, za pomocą którego jest włączane i wyłączane doprowadzanie środka 8 do usuwania zgorzeliny do danego obszaru 4 do 6 usuwania zgorzeliny. Zawory główne są przełączane niezależnie od siebie. [0021] Objaśniona ostatnio postać wykonania (pojedynczy zawór główny na każdy obszar 4 do 6 usuwania zgorzeliny) została dobrana jedynie z uwagi na możliwość prostszego przedstawienia. Z reguły każdy obszar 4 do 6 usuwania zgorzeliny ma dużą liczbę grup dysz 7, które mogą być przełączane, każda, za pomocą odrębnego zaworu niezależnie od wszystkich innych dysz tego samego i pozostałych obszarów 4 do 6 usuwania zgorzeliny. Ma to jednak w ramach niniejszego wynalazku podrzędne znaczenie, wobec czego pomija się przedstawienie pojedynczych zaworów dla każdej grupy dysz 7. [0022] Wysokociśnieniowy system 9 przewodów jest zasilany przez pompę 11, która jest podłączona do wysokociśnieniowego systemu 9 przewodów. Za pomocą pompy 11 ciekły środek 8 do usuwania zgorzeliny tłoczy się pod wysokim ciśnieniem z niskociśnieniowej sieci zasilającej 12 do wysokociśnieniowego systemu 9 przewodów. Pompa 11 jest w tym celu połączona z silnikiem elektrycznym 13, który napędza pompę 11. [0023] Do wysokociśnieniowego systemu 9 przewodów podłączone jest ponadto wysokociśnieniowe urządzenie magazynujące 14. Będący pod wysokim ciśnieniem ciekły środek 8 do usuwania zgorzeliny może być buforowany przez wysokociśnieniowe urządzenie magazynujące 14.

8 7 [0024] Urządzenie E do usuwania zgorzeliny pracuje zasadniczo w sposób następujący: 1 2 Praca obszarów 4 do 6 usuwania zgorzeliny odbywa się w sposób przerywany. Dla każdego obszaru 4 do 6 usuwania zgorzeliny istnieje zatem faza, w trakcie której ciekły środek 8 do usuwania zgorzeliny jest natryskiwany na pasmo 3 metalu. Istnieje również faza, w trakcie której ciekły środek 8 do usuwania zgorzeliny nie jest natryskiwany na pasmo 3 metalu. [002] Maksymalna wydajność tłoczenia pompy 11 jest tak dobrana, że maksymalna wydajność tłoczenia jest mniejsza niż maksymalne zapotrzebowanie na środek 8 do usuwania zgorzeliny. Maksymalna wydajność tłoczenia pompy 11 i pojemność wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego 14 są jednak tak dopasowane do siebie, że zapotrzebowanie na ciekły środek 8 do usuwania zgorzeliny, które nie jest pokryte przez maksymalną wydajność tłoczenia pompy 11, może być pobierane z wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego 14. W trakcie faz usuwania zgorzeliny pompa 11 jest zatem napędzana za pomocą silnika elektrycznego 13, przy czym deficyt zapotrzebowania na ciekły środek 8 do usuwania zgorzeliny jest pobierany z wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego 14. W trakcie faz, w których nie zachodzi usuwanie zgorzeliny, wysokociśnieniowe urządzenie magazynujące 14 jest ponownie napełniane. [0026] W stanie techniki silnik elektryczny 13, a wraz z nim pompa 11 pracują ze stałą prędkością obrotową. Gdy wysokociśnieniowe urządzenie magazynujące 14 jest napełnione i pozostaje czas δt do rozpoczęcia następnego procesu usuwania zgorzeliny, trzeba zatem w

9 8 1 2 stanie techniki otworzyć zawór zwrotny 1, aby tłoczony przez pompę 11 środek 8 do usuwania zgorzeliny można było odciągnąć z wysokociśnieniowego systemu 9 przewodów i wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego 14. [0027] Ponieważ silnik elektryczny 13 w stanie techniki pracuje w sposób ciągły i ze stałą prędkością obrotową, w stanie techniki jest wystarczające, jeżeli silnik elektryczny 13 jest podłączony bezpośrednio do elektrycznej sieci zasilającej 16 (z reguły sieci prądu trójfazowego). W postaci wykonania według wynalazku, silnik elektryczny 13 jest natomiast podłączony do elektrycznej sieci zasilającej 16 przez przetwornicę 17. [0028] Przetwornicę 17 może w pojedynczych przypadkach stanowić przetwornica bezpośrednia. Korzystne jest jednak, jeżeli przetwornica 17, odpowiednio do postaci wykonania przedstawionej na fig. 2, ma postać przetwornicy z obwodem pośrednim. W tej postaci wykonania przetwornica 17, a wraz z nią silnik elektryczny 13 mogą pracować z wyższą dynamiką. [0029] Przetwornica 17 jest połączona środkami techniki sterowania z zespołem 18 sterowania. Zespół 18 sterowania jest tak ukształtowany, że steruje on przetwornicą 17 tak, że silnik elektryczny 13 jest napędzany ze zmienną prędkością obrotową n. Fig. 3 przedstawia czysto przykładowo przebieg prędkości obrotowej n silnika elektrycznego 13 w funkcji czasu t. Widać, że prędkość obrotowa n zmienia się w czasie t. Niezależnie od konkretnej wartości prędkości obrotowej n jest ona jednak zawsze wyższa niż minimalna prędkość obrotowa nmin, która z kolei jest większa od zera. Ponadto, prędkość obrotowa n pozostaje stale poniżej

10 9 1 2 maksymalnej prędkości obrotowej nmax. Zwłaszcza warunek, że prędkość obrotowa n stale pozostaje wyższa niż minimalna prędkość obrotowa nmin, zatem silnik elektryczny 13 i pompa 11 obracają się w sposób ciągły, pozwala zminimalizować zużycie. [00] Zespół 18 sterowania ma z reguły postać programowanego zespołu sterowania. Może on w różny sposób określać stan S sterowania przetwornicy 17, który z kolei określa prędkość obrotową n silnika elektrycznego 13. [0031] W najprostszej postaci wykonania, zespół 18 sterowania wyznacza stan S sterowania na podstawie rzeczywistego stopnia F napełnienia wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego 14 w połączeniu ze stałym zadanym stopniem F* napełnienia wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego 14. Przykładowo, zespół 18 sterowania może realizować regulator dwu- lub wielopunktowy. Lepiej jest jednak, jeżeli zespół 18 sterowania przy wyznaczaniu stanu S sterowania uwzględnia rzeczywisty stopień F napełnienia i inne wielkości. [0032] Przykładowo, zespół 18 sterowania może na podstawie innych wielkości wyznaczać zadany stopień F* napełnienia w funkcji czasu t i nastawiać rzeczywisty stopień F napełnienia na odnośny zadany stopień F* napełnienia. [0033] Ponadto, zespół 18 sterowania może przykładowo wyznaczać zadany stopień F* napełnienia w zależności od stanu roboczego B co najmniej jednego z obszarów 4 do 6 usuwania zgorzeliny. Zwłaszcza w przypadku, gdy znany jest czas δt do rozpoczęcia następnego procesu usuwania zgorzeliny, można w szczególności uwzględnić także wielkość czasu δt przy wyznaczaniu zadanego stopnia F*

11 1 napełnienia. Z punktu widzenia kosztów, celowe może być ponadto, by przy wyznaczaniu stanu S sterowania i/lub zadanego stopnia F* napełnienia uwzględniać całkowite obciążenie I elektrycznej sieci zasilającej 16 i/lub całkowite obciążenie W niskociśnieniowej sieci zasilającej 12. [0034] Niniejszy wynalazek ma wiele zalet. W szczególności, urządzenie E do usuwania zgorzeliny według wynalazku daje się eksploatować bardziej ekonomicznie niż porównywalne urządzenie do usuwania zgorzeliny znane ze stanu techniki. Ponadto, ma miejsce mniejsze zużycie. Obciążenie prądowe elektrycznej sieci zasilającej 16 jest mniejsze niż w stanie techniki. Poprawiona zostaje wydajność energetyczna. Ponadto, wydłuża się okres użytkowania silnika elektrycznego 13 i pompy 11. Wreszcie, zawór zwrotny 1 może być mniejszy niż jest to możliwe w stanie techniki. [003] Powyższy opis służy wyłącznie objaśnieniu niniejszego wynalazku. Zakres ochrony niniejszego wynalazku ma być natomiast określony wyłącznie przez załączone zastrzeżenia. Siemens Aktiengesellschaft Pełnomocnik:

12 11 8P33624PL00 Zastrzeżenia patentowe EP B1 1. Urządzenie do usuwania zgorzeliny, przy czym urządzenie do usuwania zgorzeliny ma co najmniej jeden obszar (4 do 6) usuwania zgorzeliny, - przy czym w co najmniej jednym obszarze (4 do 6) usuwania zgorzeliny umieszczona jest pewna liczba dysz (7), za pomocą których ciekły środek (8) do usuwania zgorzeliny może być natryskiwany pod wysokim ciśnieniem na oczyszczane ze zgorzeliny pasmo (3) metalu, - przy czym dysze (7) są podłączone do wysokociśnieniowego systemu (9) przewodów, za pomocą którego do dysz (7) może być doprowadzany ciekły środek (8) do usuwania zgorzeliny, - przy czym do wysokociśnieniowego systemu (9) przewodów podłączona jest napędzana za pomocą silnika elektrycznego (13) pompa (11), za pomocą której ciekły środek (8) do usuwania zgorzeliny może być tłoczony pod wysokim ciśnieniem z niskociśnieniowej sieci zasilającej (12) do wysokociśnieniowego systemu (9) przewodów, - przy czym do wysokociśnieniowego systemu (9) przewodów podłączone jest wysokociśnieniowe urządzenie magazynujące (14), przez które może być buforowany znajdujący się pod wysokim ciśnieniem, ciekły środek (8) do usuwania zgorzeliny, znamienne tym, że silnik elektryczny (13) jest podłączony do elektrycznej sieci zasilającej (16) przez przetwornicę (17), że przetwornica (17) jest połączona środkami techniki sterowania z zespołem (18) sterowania i że

13 12 zespół (18) sterowania jest tak ukształtowany, że steruje przetwornicą (17) tak, że silnik elektryczny (13) jest napędzany ze zmienną prędkością obrotową n Urządzenie do usuwania zgorzeliny według zastrz. 1, znamienne tym, że przetwornica (17) ma postać przetwornicy z obwodem pośrednim. 3. Urządzenie do usuwania zgorzeliny według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zespół (18) sterowania jest tak ukształtowany, że tak steruje przetwornicą (17), że zmienna prędkość obrotowa n stale pozostaje powyżej minimalnej prędkości obrotowej nmin, która z kolei jest większa od zera. 4. Urządzenie do usuwania zgorzeliny według zastrz. 1, 2 albo 3, znamienne tym, że zespół (18) sterowania jest tak ukształtowany, że steruje przetwornicą (17) w zależności od co najmniej jednej z następujących wielkości: - zadanego stopnia F* napełnienia wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego (14), - rzeczywistego stopnia F napełnienia wysokociśnieniowego urządzenia magazynującego (14), - stanu roboczego B co najmniej jednego obszaru (4,, 6) usuwania zgorzeliny, - czasu δt pozostałego jeszcze do rozpoczęcia procesu usuwania zgorzeliny, - całkowitego obciążenia I elektrycznej sieci zasilającej (16) i - całkowitego obciążenia W niskociśnieniowej sieci zasilającej (12). Siemens Aktiengesellschaft Pełnomocnik:

14

15