PL202028B1 - Sposób i urządzenie do usuwania rdzy i farby z powierzchni metalu przy użyciu ciepła indukcyjnego - Google Patents

Abstract

Sposób usuwania rdzy i farby z powierzchni metalu przy uzyciu ciep la indukcyjnego, polegaj acy na dostarczaniu do powierzchni metalu ciep la indukcyjnego za pomoc a cewki indukcyjnej, wed lug wynalazku charakteryzuje si e tym, ze przemieszcza si e cewk e indukcyjn a (1) wzd lu z powierzchni metalu (3) i kontroluje si e energi e dostarczan a do powierzchni metalu (3) poprzez cewk e indukcyjn a (1) tak, aby ilo sc energii dostarczanej na jednostk e powierzchni by la sta la niezale znie od pr edko sci przesu- wania cewki indukcyjnej (1) wzd lu z powierzchni metalu (3). PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do usuwania rdzy i farby z powierzchni metalu przy użyciu ciepła indukcyjnego.

Oblicza się, że wydatki na korozję stanowią 3-4% PKB w krajach zachodnich. Tylko w Norwegii miliony metrów kwadratowych są co roku zabezpieczane farbą. Aby osiągnąć pożądany rezultat malowana powierzchnia musi być oczyszczona i przygotowana. W zastosowaniach przemysłowych zazwyczaj stosuje się w tym celu piaskowanie, szlifowanie lub mycie ciśnieniowe. Stosowane są także kombinacje tych sposobów.

Najczęściej stosowane jest piaskowanie. Stara farba i rdza są usuwane poprzez uderzanie powierzchni ziarenkami piasku lub innych odpowiednich środków. Jest to kosztowny i czasochłonny proces. Jego zaleta jest to, że uderzanie tworzy szorstką powierzchnię, do której dobrze przylega farba. Ponadto stosowane wyposażenie jest tanie, proste w obsłudze i łatwe do utrzymania. Wadami tego sposobu są: użycie dużych ilości piasku, co powoduje powstawanie dużej ilości pyłu, wyposażenie jest ciężkie i niewygodne do noszenia, sposób jest powolny i nie powoduje usunięcia smaru i innych zanieczyszczeń, takich jak wodne roztwory soli, siarczany i tym podobne.

Powszechnie używanym sposobem usuwania farby i rdzy jest również mycie ciśnieniowe, które pozwala na wyeliminowanie problemu powstawania pyłu, mniejsze zanieczyszczenie oraz usunięcie zanieczyszczeń z wodnych roztworów soli. Wadami mycia ciśnieniowego jest drogie i trudne w utrzymaniu wyposażenie, nie pozostawianie szorstkiej powierzchni stali, obfite rozpylenie wody, zapotrzebowanie na duże ilości wody (co jest problemem na przykład na statku) oraz konieczność wysuszenia powierzchni oczyszczanej przed pomalowaniem.

Jeszcze innym sposobem jest szlifowanie, którego obecnie nie stosuje się często. Sposób ten znajduje głównie zastosowanie podczas łatania.

Najczęściej farba na oczyszczanej powierzchni jest nienaruszona. Optymalne byłoby usuniecie samej farby bez naruszania szorstkiej powierzchni stali. Na przykład w elektrowniach, gdzie rurociągi są piaskowane nawet jeżeli 95% istniejącej farby pozostało nienaruszonej. Taka sama sytuacja ma miejsce w zastosowaniach morskich.

Wzrasta ilość wymagań odnośnie piaskowania, a poszukiwanie alternatywnych sposobów wciąż nie przynosi sukcesu. Z opisów patentowych St. Zjedn. Ameryki nr-y 5938965 i 5617800 jest znany sposób usuwania farby z haków przytrzymujących elementy malowane natryskowo na linii produkcyjnej za pomocą ciepła indukcyjnego, dostarczanego przez cewkę indukcyjną.

Ciepło indukcyjne wytwarzane jest w magnetycznych metalach poprzez pole magnetyczne. Jest to znana właściwość i znajduje zastosowanie w podgrzewaniu stali w procesach gięcia i wykrawania oraz przy spawaniu stali i rur, na przykład przy produkcji elementów karoserii w przemyśle motoryzacyjnym.

Dzięki indukcyjnemu podgrzewaniu stali do temperatury 250-300°C, podgrzewana jest wyłącznie stal, farba i rdza nie są podgrzewane. Stal będzie się rozszerzać, a osiadła na niej rdza będzie odpadać ponieważ ma o wiele niższy współczynnik rozszerzalności niż stal. Farba będzie natomiast odpadać ze względu na podgrzanie powierzchni.

Wyposażenie do wytwarzania ciepła indukcyjnego jest znane, a podgrzewanie stali przy wykorzystaniu ciepła indukcyjnego jest stosowane od wielu lat.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do usuwania farby i rdzy wraz z uniknięciem wspomnianych uprzednio wad.

Sposób usuwania rdzy i farby z powierzchni metalu przy użyciu ciepła indukcyjnego, polegający na dostarczaniu do powierzchni metalu ciepła indukcyjnego za pomocą cewki indukcyjnej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przemieszcza się cewkę indukcyjną wzdłuż powierzchni metalu i kontroluje się energię dostarczaną do powierzchni metalu poprzez cewkę indukcyjną tak, aby ilość energii dostarczanej na jednostkę powierzchni była stała niezależnie od prędkości przesuwania cewki indukcyjnej wzdłuż powierzchni metalu.

Przemieszcza się cewkę indukcyjną wzdłuż powierzchni metalu za pomocą koła, wyposażonego w obrotomierz, zaś kontrolę energii dostarczanej do powierzchni metalu przeprowadza się poprzez dostarczanie sygnałów odbieranych z obrotomierza do jednostki kontrolnej dla kontroli energii dostarczonej do cewki indukcyjnej.

Stosuje się ilość energii dostarczanej przez jednostkę kontrolną do cewki indukcyjnej proporcjonalną do prędkości cewki indukcyjnej wzdłuż powierzchni metalu, rejestrowanej przez obrotomierz.

PL 202 028 B1

Częstotliwość i natężenie prądu cewki indukcyjnej reguluje się ręcznie lub automatycznie poprzez jednostkę kontrolną dla uzyskania zalecanej temperatury oraz zalecanego rozkładu temperatury w powierzchni metalu.

Urządzenie do usuwania rdzy i farby z powierzchni metalu za pomocą ciepła indukcyjnego, zawierające cewkę indukcyjną dostarczającą ciepło indukcyjne do powierzchni metalu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że cewka indukcyjna jest wyposażona w podzespół przemieszczający cewkę indukcyjną wzdłuż powierzchni metalu oraz w jednostkę kontrolną, kontrolującą ilość energii dostarczanej do cewki indukcyjnej a więc i do powierzchni metalu tak, aby ilość energii dostarczanej na jednostkę powierzchni była stała niezależnie od prędkości przesuwania cewki indukcyjnej wzdłuż powierzchni metalu, przy czym podzespół przemieszczający cewkę indukcyjną wzdłuż powierzchni metalu stanowi koło wyposażone w obrotomierz.

Jednostka kontrolna ma elementy kontrolujące zasilanie cewki indukcyjnej w energię w funkcji sygnału odbieranego z obrotomierza.

Ilość energii dostarczanej z cewki indukcyjnej jest proporcjonalna do prędkości obrotowej koła.

Jednostka kontrolna ma ręczne lub automatyczne elementy regulujące częstotliwość i natężenie prądu cewki indukcyjnej dla uzyskania zalecanej temperatury oraz zalecanego rozkładu temperatury w powierzchni metalu.

Wynalazek umożliwia usuwanie farby i rdzy przy pomocy ciepła indukcyjnego. W dodatku z powierzchni usunięte zostają również smar i inne zanieczyszczenia. Jest to szybka i pewna metoda, która nie powoduje powstawania nadmiernego zanieczyszczenia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, przedstawiającym schemat urządzenia do usuwania rdzy i farby z powierzchni metalu.

Urządzenie według wynalazku składa się z cewki indukcyjnej 1, koła 2, obrotomierza 4 i jednostki kontrolnej 5.

Najważniejsze jest aby stal tworząca powierzchnię metalu 3 nie została przegrzana. Dostarczane ciepło powinno być stale nawet jeżeli prędkość cewki indukcyjnej 1 względem powierzchni metalu 3 jest zmienna. W przedmiocie wynalazku ilość energii nagromadzonej w powierzchni metalu 3 zmienia się w zależności od prędkości cewki indukcyjnej 1 względem powierzchni metalu 3. Zapewnia to stały rozkład temperatury w stali 3. Ponadto cel ten zostaje osiągnięty według wynalazku dzięki umieszczeniu cewki indukcyjnej 1 w ramie z kołem 2. Koło 2 obraca się ponad powierzchnią metalu, a prędkość jego obrotu reguluje ilość dostarczanej energii. Im wolniej obraca się koło 2, tym mniej energii dostarcza cewka. Wraz zaś ze wzrostem prędkości obrotowej wzrasta ilość dostarczanej energii. W skrócie, ilość energii przypadającej na jednostkę powierzchni metalu 3, na każdy obrót jest równa i nie zależna od prędkości obrotowej.

Częstotliwość (w hercach) zasilania sieciowego cewki indukcyjnej 1 determinuje głębokość pola magnetycznego w metalu 3. Częstotliwość (a zarazem głębokość) może być uzależniona, od urządzenia indukcyjnego według wynalazku. Dzięki kontrolowaniu dostarczanego prądu (w kilowatach) i równoczesnemu kontrolowaniu częstotliwości uzyskana zostaje pożądana temperatura, w pożądanej warstwie metalu 3.

Około 90% dostarczonej energii zostaje wykorzystanej w procesie podgrzewania. Oznacza to, ze strata energii jest niewielka w porównaniu do konwencjonalnych metod podgrzewania stali. W przeszłości używano palników gazowych do usuwania rdzy i osadu tlenków z powierzchni stali. Proces ten był efektywny, ale ponieważ tylko 5-10% dostarczonej energii było zamienianej na ciepło oraz ponieważ ciepło z palnika gazowego musiało penetrować rdzę i inne warstwy pokrywające proces ten stał się drogi w stosunku do innych metod, jak na przykład piaskowanie i tym podobne.

Podczas podgrzewania indukcyjnego stanowiącego przedmiot wynalazku jedynie warstwa stali, na przykład 0,5 mm, jest podgrzewana przez ograniczony czas, a potem stal gwałtownie stygnie dzięki rozchodzeniu się ciepła, dzięki czemu unika się problemu z „przypalaniem się” obluzowanej farby do powierzchni. Zapewnia to również nie przenikanie ciepła na drugą stronę stali na grubość ponad około 3 mm, dzięki czemu unika się możliwego uszkodzenia farby po wspomnianej drugiej stronie.

Podczas usuwania farby przy pomocy podgrzewania indukcyjnego ważne jest kontrolowanie temperatury wewnątrz stali. Jeżeli używany jest sprzęt „podręczny” nie posiadający własnego mechanizmu napędowego, niezbędne jest zastosowanie źródła zasilania o prądzie zmieniającym się w zależności od powierzchniowej prędkości cewki indukcyjnej 1.

Cewka indukcyjna 1 dostarczająca niebezpośrednio ciepło do metalu 3 jest zawieszona na swobodnie obracającym się kole 2, co zapewnia określoną odległość pomiędzy cewką indukcyjną 1,

PL 202 028 B1 a metalem 3. Koło 2 połączone jest z obrotomierzem 4, dostarczającym sygnały do regulatora napięcia stanowiącego jednostkę kontrolną 5 w transformatorze (nie pokazanym). Zapewnia to wzrost dostarczanego napięcia wraz ze wzrostem prędkości, co wiąże się z dostarczeniem większej porcji energii w jednostce czasu, podczas gdy nagromadzona energia w jednostce powierzchni pozostaje taka sama, niezależnie od prędkości.

Jednostka kontrolna 5 może zawierać standardowy regulator mocy, jak na przykład regulator oporności, tyrystor lub tyrystor dwukierunkowy. Preferowany rodzaj regulatora mocy zależy od zastosowania i preferowanej funkcji. Alternatywnie można zastosować kombinację wspomnianych uprzednio regulatorów mocy, co umożliwia tryby pracy w różnych funkcjach.

Obrotomierz 4 może byś stroboskopowym lub innego rodzaju licznikiem obrotów umożliwiającym przekazywanie sygnałów do regulatora mocy jednostki kontrolnej 5.

Odległość pomiędzy cewką indukcyjną 1 a powierzchnią metalu 3 może być regulowana w dodatku do regulacji częstotliwości, siły prądu i tym podobnych. Cewka indukcyjna 1 jest tak usytuowana względem koła 2 aby umożliwić regulację odległości oraz utrzymanie konkretnej ustawionej odległości.

Częstotliwość i siła prądu cewki indukcyjnej 1 może być regulowana ręcznie lub automatycznie za pomocą jednostki kontrolnej 5, w celu utrzymania pożądanej temperatury i rozkładu temperatury (na przykład głębokości warstwy o określonej temperaturze) w powierzchni metalu.

Nieodzowną cechą tego procesu jest energia dostarczona do metalu 3. Energia ta musi być stała, w przeciwnym razie będzie wpływać na jakość prac. Jeżeli energii jest zbyt mało, wówczas metal 3 nie osiągnie wystarczająco wysokiej temperatury do obluzowania rdzy i farby. Jeżeli zaś ilość dostarczanej energii jest zbyt duża, może to spowodować uszkodzenie farby po drugiej stronie warstwy metalu, a odklejająca się farba może „przypalać się” do powierzchni.

W przykładzie wykonania sposobu według wynalazku z zastosowaniem automatyki proces ten może zostać udoskonalony celem uzyskania optymalnych wartości dla usuwania rdzy i starej farby. Teoretyczne wartości mogą być przetwarzane, a efektywność przetwarzania dla dostarczanej energii może osiągnąć 90%.

Sposób według wynalazku w połączeniu z piaskowaniem, kiedy zachodzi potrzeba uzyskania szorstkiej powierzchni oraz myciem ciśnieniowym dla usunięcia zanieczyszczeń z wodnych roztworów soli, stanowi atrakcyjną alternatywę dla stosowanych uprzednio znanych sposobów. W dodatku sposób ten powoduje zabicie bakterii i innych organizmów, które jak dowiedziono, sprzyjają rozwojowi korozji.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób usuwania rdzy i farby z powierzchni metalu przy użyciu ciepła indukcyjnego, polegający na dostarczaniu do powierzchni metalu ciepła indukcyjnego za pomocą cewki indukcyjnej, znamienny tym, że przemieszcza się cewkę indukcyjną (1) wzdłuż powierzchni metalu (3) i kontroluje się energię dostarczaną do powierzchni metalu (3) poprzez cewkę indukcyjną (1) tak, aby ilość energii dostarczanej na jednostkę powierzchni była stała niezależnie od prędkości przesuwania cewki indukcyjnej (1) wzdłuż powierzchni metalu (3).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przemieszcza się cewkę indukcyjną (1) wzdłuż powierzchni metalu (3) za pomocą koła (2), wyposażonego w obrotomierz (4), zaś kontrolę energii dostarczanej do powierzchni metalu (3) przeprowadza się poprzez dostarczanie sygnałów odbieranych z obrotomierza (4) do jednostki kontrolnej (5) dla kontroli energii dostarczonej do cewki indukcyjnej (1).
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się ilość energii dostarczanej przez jednostkę kontrolną (5) do cewki indukcyjnej (1) proporcjonalną do prędkości cewki indukcyjnej (1) wzdłuż powierzchni metalu (3), rejestrowanej przez obrotomierz (4).
4. 4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że częstotliwość i natężenie prądu cewki indukcyjnej (1) reguluje się ręcznie lub automatycznie poprzez jednostkę kontrolną (5) dla uzyskania zalecanej temperatury oraz zalecanego rozkładu temperatury w powierzchni metalu (3).
5. 5. Urządzenie do usuwania rdzy i farby z powierzchni metalu za pomocą ciepła indukcyjnego, zawierające cewkę indukcyjną dostarczającą ciepło indukcyjne do powierzchni metalu, znamienne tym, że cewka indukcyjna (1) jest wyposażona w podzespół przemieszczający cewkę indukcyjną (1) wzdłuż powierzchni metalu (3) oraz w jednostkę kontrolną (5), kontrolującą ilość energii dostarczanej

   PL 202 028 B1 do cewki indukcyjnej (1) a więc i do powierzchni metalu (3) tak, aby ilość energii dostarczanej na jednostkę powierzchni była stała niezależnie od prędkości przesuwania cewki indukcyjnej (1) wzdłuż powierzchni metalu (3), przy czym podzespół przemieszczający cewkę indukcyjną (1) wzdłuż powierzchni metalu (3) stanowi koło (2) wyposażone w obrotomierz (4).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że jednostka kontrolna (5) ma elementy kontrolujące zasilanie cewki indukcyjnej (1) w energię w funkcji sygnału odbieranego z obrotomierza (4).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, że ilość energii dostarczanej z cewki indukcyjnej (1) jest proporcjonalna do prędkości obrotowej koła (2).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, że jednostka kontrolna (5) ma ręczne lub automatyczne elementy regulujące częstotliwość i natężenie prądu cewki indukcyjnej (1) dla uzyskania zalecanej temperatury oraz zalecanego rozkładu temperatury w powierzchni metalu (3).