ES2382399A1 - System of measurement of excentricity for non-ferromagnetic metal tubes and corresponding method (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
System of measurement of excentricity for non-ferromagnetic metal tubes and corresponding method (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)Info
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Abstract
Description
Sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos y método correspondiente Eccentricity measurement system for non-ferromagnetic metal tubes and corresponding method
La presente solicitud de patente tiene por objeto el registro de un sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos que incorpora notables innovaciones y ventajas. The purpose of this patent application is to register an eccentricity measurement system for non-ferromagnetic metal tubes that incorporates notable innovations and advantages.
Más concretamente, la invención propone el desarrollo de un sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos, basado en el uso de corrientes inducidas, que comprende al menos tres bobinas situadas radialmente respecto al eje de un tubo a medir y unos medios de procesamiento para determinar la excentricidad del tubo a medir. More specifically, the invention proposes the development of an eccentricity measurement system for non-ferromagnetic metal tubes, based on the use of induced currents, comprising at least three coils located radially with respect to the axis of a tube to be measured and processing means to determine the eccentricity of the tube to be measured.
La presente invención también se refiere a un método de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos basado en el uso de corrientes inducidas. The present invention also relates to an eccentricity measurement method for non-ferromagnetic metal tubes based on the use of induced currents.
La excentricidad es un valor indicativo de la concentricidad de un tubo y se calcula mediante la medida de los espesores del tubo a lo largo de toda su circunferencia. The eccentricity is an indicative value of the concentricity of a tube and is calculated by measuring the thicknesses of the tube along its entire circumference.
No existe ninguna normativa que regule la excentricidad pero sí los espesores mínimos de pared del tubo de cobre. Actualmente, las normativas UNE-EN 1057 y UNE-EN 12735-1 regulan el espesor mínimo de pared que tiene que cumplir el tubo sanitario y el tubo ACR, respectivamente, para que puedan soportar la presión de los fluidos que circulan por su interior. There is no regulation that regulates the eccentricity but the minimum wall thicknesses of the copper tube. Currently, the UNE-EN 1057 and UNE-EN 12735-1 regulations regulate the minimum wall thickness that the sanitary pipe and the ACR tube must meet, respectively, so that they can withstand the pressure of the fluids circulating inside.
En el proceso de fabricación de los tubos, después de la extrusión, habitualmente se realizan varios procesos de estirado. Experimentalmente se ha demostrado que la excentricidad del tubo final viene marcada por la excentricidad en el tubo de origen, es decir, el tubo a la salida de la prensa de extrusión, tal y como se puede ver en el gráfico de la figura 4. En dicha figura 4 se representa la excentricidad de tubo de origen o tubo prensa frente a la excentricidad del tubo final en tanto por ciento, y se puede comprobar que dicha excentricidad se traslada en los distintos procesos. En el gráfico también se representa con una línea discontinua un valor de referencia del 4% para la excentricidad en el tubo final. Dicho valor se ha hallado como referencia empírica para limitar dicha excentricidad en el tubo final y así evitar producir tubos con un exceso de material y por tanto de peso. In the manufacturing process of the tubes, after extrusion, several stretching processes are usually performed. Experimentally it has been shown that the eccentricity of the final tube is marked by the eccentricity in the original tube, that is, the tube at the exit of the extrusion press, as can be seen in the graph of figure 4. In said figure 4 represents the eccentricity of the original tube or press tube against the eccentricity of the final tube as a percentage, and it can be verified that said eccentricity moves in the different processes. A 4% reference value for eccentricity in the final tube is also shown in the graph with a dashed line. Said value has been found as an empirical reference to limit said eccentricity in the final tube and thus avoid producing tubes with an excess of material and therefore of weight.
Es de vital importancia medir y corregir la excentricidad en el punto de origen. Como se puede ver en el gráfico de la figura 4 si partimos de valores de excentricidad de tubo de prensa inferiores al intervalo 8-10% es posible obtener un tubo final con una excentricidad <4% consiguiendo así un mejor aprovechamiento de la materia prima. It is vitally important to measure and correct eccentricity at the point of origin. As can be seen in the graph in figure 4, if we start with press tube eccentricity values below the 8-10% interval, it is possible to obtain a final tube with an eccentricity <4%, thus achieving a better use of the raw material.
Por otro lado, para la producción de tubo de cobre existen dos tipos de tecnología: On the other hand, for the production of copper tube there are two types of technology:
Prensas de bajo ratio de extrusión (mayor espesor del tubo), acompañadas de un laminador. Ésta es una solución que requiere una mayor inversión debido al coste del laminador, así como disponer de un mayor espacio para la ubicación del mismo y unos mayores requerimientos de mantenimiento. No obstante, este tipo de prensas, combinada con el laminador, asegura una excentricidad inferior al 8% ya que el proceso de laminado tiene la ventaja que permite mejorar mucho la excentricidad del tubo de origen salido de la prensa. Presses of low extrusion ratio (thicker tube), accompanied by a rolling mill. This is a solution that requires a greater investment due to the cost of the mill, as well as having more space for its location and greater maintenance requirements. However, this type of presses, combined with the laminator, ensures an eccentricity of less than 8% since the rolling process has the advantage that greatly improves the eccentricity of the original tube coming out of the press.
Prensas de alto ratio de extrusión (menor espesor del tubo, no necesita un laminado posterior y puede ser directamente estirado). Este sistema resulta más sencillo desde el punto de vista técnico, requiere menos mantenimiento para su funcionamiento y ocupa menos espacio, de lo que se derivan unos costes inferiores que las prensas de bajo ratio de extrusión. Sin embargo en este caso la excentricidad garantizada en promedio es del 8% (puede situarse en el intervalo del 2 al 15%), lo cual requiere un mayor control de los tubos para evitar desviaciones excesivas de los estándares; además como contrapartida el número de rechazos aumenta respecto a las prensas de bajo ratio de extrusión. Si no se lleva a cabo un mayor control hay que compensar la excentricidad superior al 8% con el uso de una mayor cantidad de materia prima para garantizar el espesor mínimo del tubo metálico. Presses of high extrusion ratio (smaller thickness of the tube, does not need a back laminate and can be directly stretched). This system is technically simpler, requires less maintenance for its operation and takes up less space, which results in lower costs than low extrusion ratio presses. However, in this case the guaranteed eccentricity on average is 8% (it can be in the range of 2 to 15%), which requires greater control of the tubes to avoid excessive deviations from the standards; also as a counterpart the number of rejections increases with respect to the presses of low extrusion ratio. If greater control is not carried out, the eccentricity greater than 8% must be compensated with the use of a greater quantity of raw material to guarantee the minimum thickness of the metal tube.
Es necesario por tanto, conocer el valor exacto de la excentricidad del tubo a la salida de la prensa, ya que así se podrá relacionar este valor con las variables que la pueden producir, y en consecuencia corregirlas y/o ajustarlas. It is therefore necessary to know the exact value of the eccentricity of the tube at the exit of the press, since this value can be related to the variables that can produce it, and consequently correct and / or adjust them.
Son conocidos ejemplos en el estado de la técnica como el documento americano US 3693075 A en el que se divulga un sistema para medir la excentricidad de un tubo hecho de material no ferromagnético mediante el empleo de corrientes inducidas. Este sistema emplea un par de bobinas, una principal y una secundaria, y se basa en los fundamentos conocidos del electromagnetismo. Examples in the state of the art are known as the American document US 3693075 A in which a system for measuring the eccentricity of a tube made of non-ferromagnetic material by the use of induced currents is disclosed. This system employs a pair of coils, a main and a secondary, and is based on the known fundamentals of electromagnetism.
De acuerdo con dichos fundamentos conocidos, al hacer circular corriente eléctrica por una bobina se genera un campo magnético. Si dicha bobina se sitúa en las proximidades de un material conductor eléctrico, dicho campo magnético induce en el material corrientes eléctricas. Las características de la corriente eléctrica inducida dependen de las características del campo magnético inductor y del material. A su vez, estas corrientes inducidas, inducen a su vez un campo magnético de reacción que se opone al primero y, en la bobina, se puede medir la correspondiente variación de diferencia de potencial debido a la presencia de este material conductor. According to said known fundamentals, by circulating electric current through a coil a magnetic field is generated. If said coil is located in the vicinity of an electrical conductive material, said magnetic field induces electrical currents in the material. The characteristics of the induced electric current depend on the characteristics of the inductive magnetic field and the material. In turn, these induced currents, in turn, induce a magnetic reaction field that opposes the first and, in the coil, the corresponding variation in potential difference due to the presence of this conductive material can be measured.
La medida de la diferencia de potencial inducida en presencia del material conductor, proporciona información de las propiedades de este material así como de sus características geométricas. The measurement of the potential difference induced in the presence of the conductive material, provides information on the properties of this material as well as its geometric characteristics.
Continuando con el anterior documento americano, en una condición de uso, la pared del tubo a medir queda situada entre ambas bobinas. Esta característica limita la versatilidad del sistema ya que no se puede utilizar por ejemplo para tubos sellados. Otro inconveniente de la invención del anterior documento americano es que requiere rotar el tubo a medir en una condición de uso para poder tener varias mediciones en un segmento del tubo. Además no se puede obtener una gran precisión en las mediciones obtenidas mediante el uso de una configuración de dos bobinas como ilustra el documento americano. Continuing with the previous American document, in a condition of use, the wall of the tube to be measured is located between both coils. This feature limits the versatility of the system since it cannot be used for example for sealed pipes. Another drawback of the invention of the previous American document is that it requires rotating the tube to be measured in a condition of use in order to have several measurements in a segment of the tube. In addition, high accuracy cannot be obtained in the measurements obtained by using a two-coil configuration as illustrated by the American document.
Hay por lo tanto una necesidad de obtener un sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos por corrientes inducidas así como un método de medición que solvente los anteriores inconvenientes aportando además ventajas adicionales. There is therefore a need to obtain an eccentricity measurement system for non-ferromagnetic metal tubes by induced currents as well as a measurement method that solves the above inconveniences while also providing additional advantages.
La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar un sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos que resuelva los inconvenientes anteriormente mencionados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación. The present invention has been developed in order to provide an eccentricity measurement system for non-ferromagnetic metal tubes that solves the aforementioned drawbacks, also providing additional advantages that will be apparent from the description that follows.
Es por tanto objeto de la presente invención proporcionar un sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos, basado en el uso de corrientes inducidas, que se caracteriza por comprender al menos tres bobinas separadas de forma equidistante entre sí y situadas de forma radial respecto al eje de un tubo metálico a medir. Todas las bobinas guardan la misma distancia de separación respecto al tubo metálico y están dispuestas exteriormente a dicho tubo metálico. It is therefore an object of the present invention to provide an eccentricity measurement system for non-ferromagnetic metal tubes, based on the use of induced currents, which is characterized by comprising at least three coils separated equidistant from each other and located radially with respect to to the axis of a metal tube to be measured. All coils keep the same separation distance from the metal tube and are arranged externally to said metal tube.
Dichas bobinas están vinculadas al menos a una fuente de alimentación de corriente alterna de frecuencia variable, de manera que en una condición de uso, la fuente de alimentación suministra una corriente eléctrica alterna a cada una de las bobinas, las cuales a su vez generan un campo magnético inductor variable con el tiempo, que induce una corriente eléctrica en el tubo metálico a medir, creando dicha corriente del tubo metálico un campo magnético de reacción opuesto al campo magnético inductor, en el que dicho campo magnético de reacción desmagnetiza parcialmente las bobinas, lo que produce una variación del voltaje en cada una de las bobinas. Said coils are linked to at least one alternating current power supply of variable frequency, so that in a condition of use, the power supply supplies an alternating electric current to each of the coils, which in turn generate a magnetic field inductor variable with time, which induces an electric current in the metal tube to be measured, said current of the metal tube creating a magnetic field of reaction opposite to the magnetic field inductor, in which said magnetic field of reaction partially demagnetizes the coils, which produces a variation of the voltage in each of the coils.
Cada una de dichas bobinas está asociada a un dispositivo medidor configurado para medir dicha variación de voltaje. Adicionalmente cada una de dichas bobinas está asociada a unos medios de procesamiento de datos configurados para comparar la diferencia de variación de voltaje para cada combinación de dos bobinas y determinar un valor de excentricidad del tubo a medir, en el que dichos medios de procesamiento de datos están asociados a un dispositivo de almacenamiento de datos. Each of said coils is associated with a measuring device configured to measure said voltage variation. Additionally, each of said coils is associated with data processing means configured to compare the difference in voltage variation for each combination of two coils and determine an eccentricity value of the tube to be measured, in which said data processing means They are associated with a data storage device.
Además cada una de dichas bobinas está vinculada a un sistema de filtrado de señal eléctrica y a un sistema amplificador de señal eléctrica. In addition, each of said coils is linked to an electrical signal filtering system and an electrical signal amplifier system.
Gracias a estas características, se obtiene un sistema de medición de excentricidad que no requiere rotar el tubo metálico a medir y que puede aplicarse para tubos sellados, en posición estática o en movimiento longitudinal, con lo cual aumenta la productividad en la fabricación de dicho tubo metálico. Thanks to these characteristics, an eccentricity measurement system is obtained that does not require rotating the metal tube to be measured and which can be applied to sealed tubes, in a static position or in longitudinal movement, thereby increasing the productivity in the manufacturing of said tube metal.
De acuerdo con un aspecto preferido de la invención dichos medios de procesamiento presentan un controlador programable del tipo PLC; y dicho dispositivo medidor es preferentemente un puente divisor de tensiones de resistencia eléctrica. According to a preferred aspect of the invention said processing means have a programmable controller of the PLC type; and said measuring device is preferably an electrical resistance voltage divider bridge.
En una realización preferida el sistema de medición de excentricidad de la invención puede presentar un sistema de filtrado de señal, un sistema amplificador de señal y un dispositivo de almacenamiento de datos. In a preferred embodiment, the eccentricity measurement system of the invention may have a signal filtering system, a signal amplifier system and a data storage device.
Preferentemente, dicha fuente de alimentación suministra una corriente alterna con una frecuencia entre 200 y 1000 Hz. Preferably, said power supply supplies an alternating current with a frequency between 200 and 1000 Hz.
Por su parte cada bobina está alojada en un cuerpo cilíndrico protector. On the other hand, each coil is housed in a cylindrical protective body.
El tubo metálico a medir presenta preferentemente un diámetro exterior superior a 30mm, y un espesor comprendido entre 0,5 y 3,5 mm. The metal tube to be measured preferably has an outer diameter greater than 30mm, and a thickness between 0.5 and 3.5mm.
Es también otro objeto de la invención proporcionar un método de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos, que se caracteriza por comprender las etapas de: It is also another object of the invention to provide an eccentricity measurement method for non-ferromagnetic metal tubes, which is characterized by comprising the steps of:
posicionar al menos tres bobinas de forma equidistante entre sí y de forma radial respecto al eje de un tubo metálico a medir, position at least three coils equidistant from each other and radially from the axis of a metal tube to be measured,
medir la variación de voltaje en cada bobina, measure the voltage variation in each coil,
filtrar las señales eléctricas procedentes de cada una de las bobinas, filter the electrical signals from each of the coils,
amplificar las señales eléctricas obtenidas tras la filtración, amplify the electrical signals obtained after filtration,
determinar diferencias en las variaciones de voltaje para cada combinación de dos bobinas, determine differences in voltage variations for each combination of two coils,
almacenar y procesar las señales eléctricas obtenidas tras la amplificación. store and process the electrical signals obtained after amplification.
El método de medición de excentricidad descrito anteriormente puede llevarse a cabo de manera continua en un proceso de fabricación de tubos metálicos por extrusión. The eccentricity measurement method described above can be carried out continuously in an extrusion metal tube manufacturing process.
Otras características y ventajas del sistema de medición de excentricidad de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan, en los cuales: Other features and advantages of the eccentricity measurement system of the present invention will be apparent from the description of a preferred but not exclusive embodiment, which is illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:
Figura 1.- Es una vista esquemática y parcial del sistema según la invención aplicado sobre una sección transversal de un tubo metálico a medir; Figure 1.- It is a schematic and partial view of the system according to the invention applied on a cross section of a metallic tube to be measured;
Figura 2.- Es una vista esquemática y en perspectiva del sistema según la invención aplicado sobre un segmento del tubo metálico a medir; Figure 2.- It is a schematic and perspective view of the system according to the invention applied on a segment of the metallic tube to be measured;
Figura 3- Es un diagrama de bloques que muestra el método de acuerdo con la invención; y Figure 3- It is a block diagram showing the method according to the invention; Y
Figura 4- Es un gráfico que relaciona la excentricidad del tubo de prensa con la del tubo final en tanto por ciento. Figure 4- It is a graph that relates the eccentricity of the press tube with that of the final tube as a percentage.
Tal como se muestra en las figuras adjuntas se aprecia una realización preferente de un sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos, basado en el uso de corrientes inducidas. As shown in the accompanying figures, a preferred embodiment of an eccentricity measurement system for non-ferromagnetic metal tubes is seen, based on the use of induced currents.
En la figura 1 se pueden ver de manera esquemática tres bobinas (1) separadas de forma equidistante entre sí y situadas de forma radial respecto al eje de un tubo metálico (4) a medir, y las bobinas (1) están dispuestas exteriormente al tubo metálico (4). La bobina (1) está fabricada con un material conductor de la corriente eléctrica tal como cobre aunque será posible emplear cualquier otro material que posea características técnicas similares. In Figure 1 three coils (1) can be seen schematically separated equidistant from each other and located radially with respect to the axis of a metal tube (4) to be measured, and the coils (1) are arranged externally to the tube metallic (4). The coil (1) is made of an electrically conductive material such as copper although it will be possible to use any other material that has similar technical characteristics.
De manera preferente las tres bobinas (1) están situadas equidistantemente a 120º entre sí y guardando aproximadamente una distancia entre 0 y 3 mm respecto a la cara exterior del tubo metálico (4) a medir, dependiendo de si dicho tubo metálico (4) está en reposo, donde puede hacer contacto, o en movimiento en dirección longitudinal, donde no hace contacto. Puede verse además que cada bobina (1) está alojada en un cuerpo cilíndrico protector (2) para evitar daños sobre el devanado de las bobinas (1). En las figuras adjuntas dicho cuerpo cilíndrico protector (2) se representa esquemáticamente, de forma que se hacen visibles las bobinas (1) para una mejor comprensión de la invención. Preferably, the three coils (1) are located equidistant at 120 ° from each other and keeping approximately a distance between 0 and 3 mm with respect to the outer face of the metal tube (4) to be measured, depending on whether said metal tube (4) is at rest, where it can make contact, or moving in the longitudinal direction, where it does not make contact. It can also be seen that each coil (1) is housed in a cylindrical protective body (2) to prevent damage to the winding of the coils (1). In the attached figures, said cylindrical protective body (2) is schematically represented, so that the coils (1) are visible for a better understanding of the invention.
En la figura 2 se puede observar que las bobinas (1) están vinculadas a una fuente de alimentación (5) de corriente alterna de frecuencia variable, que suministra una corriente alterna con una frecuencia entre 200 y 1000 Hz. La corriente alterna es conducida desde la fuente de alimentación (5) hasta cada bobina (1) mediante un cable (3a), que puede ser cualquiera disponible en el mercado y que sea apto para tal fin. In Figure 2 it can be seen that the coils (1) are linked to an alternating current power supply (5) of variable frequency, which supplies an alternating current with a frequency between 200 and 1000 Hz. The alternating current is conducted from the power supply (5) to each coil (1) by means of a cable (3a), which can be any available in the market and that is suitable for this purpose.
Continuando con la figura 2 puede verse que cada una de dichas bobinas (1) está vinculada a un puente divisor de tensiones de resistencia eléctrica (17), a un sistema de filtrado (6) de señal eléctrica y a un sistema amplificador (7) de señal eléctrica. Continuing with Figure 2, it can be seen that each of said coils (1) is linked to an electrical resistance voltage divider bridge (17), an electrical signal filtering system (6) and an amplifier system (7) of Electrical signal.
Además cada una de dichas bobinas (1) está vinculada a unos medios de procesamiento de datos tal como un controlador (8) programable del tipo PLC. A su vez dicho controlador (8) está asociado a un dispositivo de almacenamiento de datos (9). In addition, each of said coils (1) is linked to data processing means such as a programmable controller (8) of the PLC type. In turn, said controller (8) is associated with a data storage device (9).
De manera preferente cada bobina (1) estará vinculada a sus propios puente divisor de tensiones de resistencia eléctrica (17), a un sistema de filtrado (6) de señal eléctrica y a un sistema amplificador (7) de señal eléctrica. En cambio el conjunto de bobinas (1) estarán vinculadas al mismo controlador (8) y al mismo dispositivo de almacenamiento de datos (9) que compartirán. Preferably, each coil (1) will be linked to its own electrical resistance voltage divider bridge (17), an electrical signal filtering system (6) and an electrical signal amplifier system (7). Instead, the coil set (1) will be linked to the same controller (8) and the same data storage device (9) that they will share.
Las bobinas (1) y los anteriores sistemas y elementos están vinculados a través de un cable (3b), que puede ser cualquiera disponible en el mercado y que sea apto para tal fin. The coils (1) and the previous systems and elements are linked through a cable (3b), which can be any available in the market and that is suitable for this purpose.
Cuando se lleva a cabo la medición de la excentricidad del tubo metálico (4), se puede seguir un método que comprende una serie de etapas representadas en el diagrama de bloques de la figura 3. When measuring the eccentricity of the metal tube (4), a method comprising a series of steps represented in the block diagram of Figure 3 can be followed.
Se posicionan (11) las tres bobinas (1) de forma equidistante entre sí y se sitúan de forma radial respecto al eje del tubo metálico (4) a medir. En este momento y en una condición de uso, la fuente de alimentación (5) suministra una corriente eléctrica alterna a cada una de las bobinas (1), las cuales a su vez generan un campo magnético inductor variable con el tiempo, que induce una corriente eléctrica en el tubo metálico (4) a medir, creando dicha corriente del tubo metálico (4) un campo magnético de reacción opuesto al campo magnético inductor. Este campo magnético de reacción desmagnetiza parcialmente las bobinas (1), lo que produce una variación de su autoinductancia (en adelante L). Esta variación de L es proporcional al espesor del tubo metálico (4) que se desea medir. La variación de L se traduce en una variación de voltaje de las bobinas (1) que se mide (12) por medio del puente divisor de tensiones de resistencia eléctrica (17). The three coils (1) are positioned equidistant from each other (11) and positioned radially with respect to the axis of the metal tube (4) to be measured. At this time and in a condition of use, the power supply (5) supplies an alternating electric current to each of the coils (1), which in turn generate a magnetic field variable inductor with time, which induces a electric current in the metal tube (4) to be measured, said metal tube current (4) creating a magnetic reaction field opposite to the inductive magnetic field. This magnetic reaction field partially demagnetizes the coils (1), which produces a variation of their autoinductance (hereinafter L). This variation of L is proportional to the thickness of the metal tube (4) to be measured. The variation of L translates into a voltage variation of the coils (1) that is measured (12) by means of the electrical resistance voltage divider bridge (17).
A continuación se filtran (13) las señales eléctricas procedentes de cada una de las bobinas (1), y se amplifican The electrical signals from each of the coils (1) are then filtered (13), and amplified
(14) las señales obtenidas tras la filtración (13). (14) the signals obtained after filtration (13).
Seguidamente se determinan (15) posibles diferencias en las variaciones de voltaje para cada combinación de dos bobinas (1). Se parte de la base de que, de acuerdo con los fundamentos conocidos del electromagnetismo comentados anteriormente, al tratarse de tubos metálicos (4), la única variable geométrica que influenciará en la variación de voltaje será el espesor del tubo metálico (4). Así, si cuando se llevan a cabo las comparaciones de variaciones de voltaje para cada combinación de dos bobinas (1), no hay ninguna diferencia entre un par de bobinas (1), querrá decir que no hay ninguna diferencia de espesor entre las posiciones de las dos bobinas. Esta determinación (15) de posibles diferencias se hace tantas veces como posibles parejas de bobinas (1) pueda haber. En la presente realización al presentar tres bobinas (3) serían posibles tres combinaciones distintas, y si en las tres combinaciones posibles no aparece ninguna diferencia, será por tanto un tubo metálico (4) apto, sensiblemente sin excentricidad. Subsequently (15) possible differences in voltage variations are determined for each combination of two coils (1). It is based on the fact that, according to the known fundamentals of electromagnetism discussed above, as they are metal tubes (4), the only geometric variable that will influence the voltage variation will be the thickness of the metal tube (4). Thus, if when comparisons of voltage variations are made for each combination of two coils (1), there is no difference between a pair of coils (1), it will mean that there is no difference in thickness between the positions of The two coils. This determination (15) of possible differences is made as many times as possible pairs of coils (1) may exist. In the present embodiment by presenting three coils (3) three different combinations would be possible, and if in the three possible combinations no difference appears, it will therefore be a suitable metal tube (4), substantially without eccentricity.
Adicionalmente, se almacenan y procesan (16) las señales eléctricas obtenidas tras la determinación (15). Additionally, the electrical signals obtained after the determination (15) are stored and processed (16).
El controlador (8) programable está configurado para comparar la diferencia de variación de voltaje para cada combinación de dos bobinas (1) y determinar un valor de excentricidad del tubo metálico (4) a medir, de acuerdo con la calibración de dicho controlador (8). The programmable controller (8) is configured to compare the difference in voltage variation for each combination of two coils (1) and determine an eccentricity value of the metal tube (4) to be measured, according to the calibration of said controller (8 ).
Una de las ventajas del presente método es que puede llevarse a cabo de manera continua en un proceso de fabricación de tubos metálicos (4) por extrusión. One of the advantages of the present method is that it can be carried out continuously in a manufacturing process of metal tubes (4) by extrusion.
Aunque en la presente realización se empleen tres bobinas (1), cabe señalar que será posible un número mayor par o impar, dependiendo de las necesidades que detecte el experto en la materia. El hecho de emplear tres bobinas (1) responde al hecho de que si un tubo metálico (4) es excéntrico, nunca tres puntos situados aproximadamente a 120º tendrán el mismo espesor, y por el contrario, un tubo metálico (4) siempre tiene dos puntos con el mismo espesor (siempre hay un plano de simetría en cualquier tipo de tubos, sea concéntrico o excéntrico). Con una configuración de tres bobinas (1), el error máximo en la medida de la excentricidad será como mucho del 5%, de acuerdo al método de análisis numérico de Montecarlo. Although three coils (1) are used in the present embodiment, it should be noted that an even or even greater number will be possible, depending on the needs detected by the person skilled in the art. The fact of using three coils (1) responds to the fact that if a metal tube (4) is eccentric, never three points located approximately 120º will have the same thickness, and on the contrary, a metal tube (4) always has two points with the same thickness (there is always a plane of symmetry in any type of tubes, whether concentric or eccentric). With a configuration of three coils (1), the maximum error in the eccentricity measurement will be at most 5%, according to the Montecarlo numerical analysis method.
En cuanto al tubo metálico (4) a medir, el anterior método descrito será aplicable para tubos metálicos (4) no ferromagnéticos de diámetro exterior preferentemente superior a 30 mm y de espesores comprendidos preferentemente en un rango entre 0,3 y 3,5 mm; al variar la frecuencia de la corriente alterna de la fuente de alimentación (5) será posible ajustar la precisión de la medición de excentricidad al espesor que se desee. A medida que disminuye el espesor, se ha de elevar la frecuencia para evitar la pérdida de sensibilidad de la medición. As for the metal tube (4) to be measured, the above described method will be applicable for non-ferromagnetic metal tubes (4) of outside diameter preferably greater than 30 mm and of thicknesses preferably in a range between 0.3 and 3.5 mm ; by varying the frequency of the alternating current of the power supply (5) it will be possible to adjust the precision of the eccentricity measurement to the desired thickness. As the thickness decreases, the frequency must be raised to avoid loss of measurement sensitivity.
Finalmente en la figura 4 se representa un gráfico que demuestra la relación que existe entre la excentricidad del tubo de prensa con la excentricidad del tubo final, de acuerdo a unos ensayos llevados a cabo. Los datos representados se han obtenido experimentalmente empleando una prensa de alto ratio de extrusión. Finally, Figure 4 shows a graph that demonstrates the relationship between the eccentricity of the press tube and the eccentricity of the final tube, according to tests carried out. The data represented have been obtained experimentally using a high extrusion ratio press.
En el gráfico se ha marcado con una línea discontinua un valor de excentricidad objetivo del tubo final del 4 %. A target eccentricity value of the final tube of 4% has been marked with a dashed line.
Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en la fabricación del sistema de medición de la invención podrán ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las The details, shapes, dimensions and other accessory elements, as well as the materials used in the manufacture of the measuring system of the invention may be conveniently substituted by others that are technically equivalent and do not depart from the essentiality of the invention or the scope defined by the
5 reivindicaciones que se incluyen a continuación. 5 claims included below.
Claims (10)
- 2.2.
- Sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos medios de procesamiento presentan un controlador programable (8) del tipo PLC. Eccentricity measuring system for non-ferromagnetic metal tubes according to claim 1, characterized in that said processing means have a programmable controller (8) of the PLC type.
- 3.3.
- Sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha fuente de alimentación (5) suministra una corriente alterna con una frecuencia entre 200 y 1000 Hz. Eccentricity measuring system for non-ferromagnetic metal tubes according to claim 1, characterized in that said power supply (5) supplies an alternating current with a frequency between 200 and 1000 Hz.
- 4.Four.
- Sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que cada bobina (1) está alojada en un cuerpo cilíndrico protector (2). Eccentricity measuring system for non-ferromagnetic metal tubes according to claim 1, characterized in that each coil (1) is housed in a protective cylindrical body (2).
- 5.5.
- Sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo medidor comprende un puente divisor de tensiones de resistencia eléctrica (17). Eccentricity measuring system for non-ferromagnetic metal tubes according to claim 1, characterized in that said measuring device comprises an electrical resistance voltage divider bridge (17).
- 6.6.
- Sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el tubo metálico (4) a medir presenta un diámetro exterior superior a 30mm. Eccentricity measuring system for non-ferromagnetic metal tubes according to claim 1, characterized in that the metal tube (4) to be measured has an outer diameter greater than 30mm.
- 7.7.
- Sistema de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el tubo metálico (4) a medir presenta un espesor comprendido entre 0,5 y 3,5 mm. Eccentricity measuring system for non-ferromagnetic metal tubes according to claim 1, characterized in that the metal tube (4) to be measured has a thickness between 0.5 and 3.5 mm.
- 8.8.
- Método de medición de excentricidad para tubos metálicos no ferromagnéticos, caracterizado por el hecho de que comprende las etapas de: Eccentricity measurement method for non-ferromagnetic metal tubes, characterized by the fact that it comprises the steps of:
- Categoría Category
- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected
- X X
- US 4099418 A (ALUMINUM CO OF AMERICA) 11/07/1978, resumen; columna 8, línea 16 columna 10, línea 10; columna 1, línea 30 -columna 2, línea 30; figuras 5 -6. 1-9 US 4099418 A (ALUMINUM CO OF AMERICA) 07/11/1978, summary; column 8, line 16 column 10, line 10; column 1, line 30 - column 2, line 30; Figures 5-6. 1-9
- A TO
- US 3850026 A (ATOMENERGIKOMMISSIONEN ET AL.) 26/11/1974, resumen; columna 5, línea 64 -columna 6, línea 6; figura 2. 1,8,9 US 3850026 A (ATOMENERGIKOMMISSIONEN ET AL.) 11/26/1974, summary; column 5, line 64-column 6, line 6; figure 2. 1,8,9
- A TO
- US 5914596 A (WEINBAUM HILLEL ) 22/06/1999, columna 3, línea 66 columna 11, línea 24; figuras. 1-3,5 US 5914596 A (WEINBAUM HILLEL) 06/22/1999, column 3, line 66 column 11, line 24; figures. 1-3.5
- A TO
- US 5963031 A (BEKAERT SA NV ) 05/10/1999, columna 1, línea 1 -columna 2, línea 56; 1,8 US 5963031 A (BEKAERT SA NV) 10/05/1999, column 1, line 1-column 2, line 56; 1.8
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
- Fecha de realización del informe 24.05.2012 Date of realization of the report 24.05.2012
- Examinador E. P. Pina Martínez Página 1/5 Examiner E. P. Pina Martínez Page 1/5
- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO Claims Claims 1-9 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO Claims Claims 1-9 IF NOT
- Documento Document
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- D01 D01
- US 4099418 A (ALUMINUM CO OF AMERICA) 11.07.1978 US 4099418 A (ALUMINUM CO OF AMERICA) 11.07.1978
- D02 D02
- US 3850026 A (ATOMENERGIKOMMISSIONEN et al.) 26.11.1974 US 3850026 A (ATOMENERGIKOMMISSIONEN et al.) 11/26/1974
- D03 D03
- US 5914596 A (WEINBAUM HILLEL) 22.06.1999 US 5914596 A (WEINBAUM HILLEL) 06/22/1999
- D04 D04
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- --
- colocar al menos tres sensores (100-102) de forma equidistante entre sí y de forma radial respecto al eje de un tubo metálico a medir (fig. 5). place at least three sensors (100-102) equidistant from each other and radially from the axis of a metal tube to be measured (fig. 5).
- --
- medir la variación de la señal de salida en cada sensor (71-75) measure the variation of the output signal on each sensor (71-75)
- --
- determinar (17, 112) diferencias en las variaciones de la señal de salida para cada combinación de dos sensores (col. 8, lin 63 -col. 10, lin. 10) determine (17, 112) differences in the variations of the output signal for each combination of two sensors (col. 8, lin 63 -col. 10, lin. 10)
- --
- procesar (120) las señales eléctricas obtenidas tras la determinación. process (120) the electrical signals obtained after the determination.
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