ES2266028T3 - Proceso y aparato para mezclar y descargar hormigon. - Google Patents
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Abstract
El aparato de mezcla y descarga para la mezcla discontinua e interrumpida por procesos de alimentación y la descarga posterior de materias consistentes, especialmente de mortero y hormigón, que comprende una caldera de mezcla (14) que contiene un agitador (13) accionado por motor y que está conectado a una tubería de transporte y que está cargado con material que debe mezclarse y transportarse y que puede impulsarse con aire comprimido para descargar materias consistentes a través de la tubería de transporte (26), y un elemento compresor (3) para producir aire comprimido, que está incorporado en el aparato de mezcla y descarga o como una unidad de construcción separada y que está accionado por motor eléctrico o por motor de combustión, caracterizado porque el accionamiento por motor del agitador (13) se consigue a través de uno o varios motores de aire comprimido (12) que está provisto de una proporción del aire comprimido creado por el elemento compresor (3).
Description
Proceso y aparato para mezclar y descargar
hormigón.
La presente invención trata de un aparato de
mezcla y descarga para la mezcla discontinua e interrumpida por
procesos de alimentación y la descarga posterior de materias
consistentes, especialmente de mortero y hormigón, que comprende
una caldera de mezcla que contiene un agitador accionado por motor y
que está conectado a una tubería de transporte y que está cargado
con material que debe mezclarse y transportarse y que puede
impulsarse con aire comprimido para descargar materias consistentes
a través de la tubería de transporte, y un compresor rotativo para
producir aire comprimido, que está incorporado en el aparato de
mezcla y descarga o como una unidad de construcción separada y que
está accionado por motor eléctrico o por motor de combustión,
Además, la invención trata de un proceso para el control y el
funcionamiento de este aparato de mezcla y descarga.
Este tipo de aparatos de mezcla y descarga se
utilizan en la industria de la construcción para mezclar y descargar
materias consistentes, especialmente materias consistentes con un
bajo contenido de agua como, por ejemplo, mortero y hormigón de
enlucido de cemento. Se introducen primero los componentes de la
materia consistente, normalmente arena, aglutinantes y agua, a
través de un orificio de llenado en la caldera de mezcla y después
se mezclan mediante el agitador. A continuación, se cierra la tapa
de la caldera de mezcla y se descarga aire comprimido en dicha
caldera. La materia consistente se comprime en forma de gotas, que
se interrumpen por burbujas de aire comprimido, a través de una
tubería de transporte que está conectada a una tobera de salida en
la zona inferior de la caldera de mezcla. Las interrupciones entre
las gotas se originan porque el movimiento de las palas del
agitador que está todavía en funcionamiento pasa periódicamente por
el orificio de salida de la tubería de descarga. Para ayudar al
transporte de las gotas, normalmente se introduce más aire
comprimido a través de otra tubería en la zona de la tobera de
salida. Estos aparatos de mezcla y descarga incluyen un compresor
incorporado o un compresor por separado.
A continuación, se describen primero los
aparatos conocidos con un compresor incorporado. En este tipo de
aparatos de mezcla y descarga, se emplean normalmente compresores
rotativos de inyección de aceite en los que se acciona directamente
un motor eléctrico o un motor de combustión o el elemento compresor
a través de un engranaje de ruedas dentadas o de una transmisión
por correa. Por motivos de costes y por otras desventajas de
construcción, no se emplean acoplamientos separables entre el motor
propulsor y el elemento compresor, es decir, el elemento compresor
se acciona siempre junto con el motor propulsor cuando está en
funcionamiento.
El accionamiento del agitador se efectúa
mediante una transmisión por correa separable y un árbol cardán
entre el motor propulsor y el agitador, o mediante un motor
hidráulico en el agitador y una bomba hidráulica en el motor
propulsor.
Por motivos de costes, se pone interés en
aprovechar de la manera más eficiente posible la potencia del motor
propulsor, esto es, con la potencia del motor instalado conseguir
reducir lo más posible el tiempo de mezcla y de descarga para una
cantidad determinada de materia consistente. Aquí los aparatos de
mezcla y descarga conocidos presentan deficiencias que resultan del
funcionamiento mostrado más arriba y que se describen a
continuación.
Debido a la falta de un acoplamiento separable
entre el motor propulsor y el elemento compresor, el compresor
también se acciona durante la fase de mezcla en la que no se
necesita aire comprimido para la descarga. El compresor funciona
sin carga, pero consume una proporción notable de la potencia del
motor propulsor que no está disponible para el proceso de
mezcla.
El par de accionamiento requerido para el
agitador es el mayor al comienzo de la fase de mezcla y disminuye
rápidamente cuando se mezcla el producto de carga con una masa
pastosa. Además, el par de accionamiento necesario para el agitador
depende mucho del número de revoluciones del agitador. Al comienzo
de la fase de mezcla, la reducción del número de revoluciones del
agitador reduciría el par de accionamiento necesario y (en mayor
medida) la potencia de accionamiento (como producto de par y número
de revoluciones), sin embargo no es posible la reducción eficiente
del número de revoluciones del agitador en estos aparatos de mezcla
y descarga conocidos.
Por motivos de costes, se renuncia a un
engranaje con una relación de transmisión entre el motor propulsor
y el agitador, o a motores hidráulicos ajustables. Por tanto, la
modificación del número de revoluciones del agitador sólo puede
reducirse mediante una modificación del número de revoluciones del
motor propulsor y/o, en los motores hidráulicos, mediante una
regulación de derivación con altas pérdidas de potencia. Si se
emplea un motor de combustión como motor propulsor, se establecen
límites estrechos para la reducción del número de revoluciones
debido al curso de la curva característica de número de
revoluciones-par de giro. Además, la reducción del
número de revoluciones del motor propulsor significa una reducción
de la potencia generada del motor. Al utilizar un motor eléctrico
como motor propulsor, no se tiene en consideración ningún
accionamiento donde pueda modificarse el número de revoluciones por
motivos de costes.
Por tanto, en los aparatos de mezcla y descarga
según el estado de la técnica, la potencia de accionamiento
necesaria para el agitador es claramente la máxima al comienzo de la
fase de mezcla. El diseño o ajuste del motor propulsor y del
agitador deben llevarse a cabo para este punto de servicio más
desfavorable, ya que sino el motor puede calarse por el agitador.
En el siguiente proceso de la fase de mezcla, no se aprovecha por
completo la potencia disponible del motor propulsor para la
mezcla.
También sería conveniente la reducción del
número de revoluciones con respecto a la fase de mezcla durante la
fase de descarga, que bastaría sin más para mantener la mezcla y
para ayudar a la formación de gotitas. Sin embargo, el agitador
funciona en los aparatos de mezcla y descarga conocidos en la fase
de descarga con un número alto de revoluciones innecesario y con
una potencia alta de accionamiento innecesaria, especialmente
cuando, como es usual en algunos aparatos, en la fase de descarga el
número de revoluciones del motor propulsor sigue aumentando, para
originar la mayor cantidad posible de aire comprimido para la
descarga. La necesidad de una potencia alta innecesaria del
agitador no está disponible para la creación de aire comprimido, es
decir, la descarga de la materia consistente.
Otra desventaja de los aparatos de mezcla y
descarga conocidos con bomba y motor hidráulico es el coste alto
del circuito hidráulico adicional. En el documento de revelación de
invención DE 42 11 139 A1, se propone la combinación del circuito
de aceite del compresor rotativo con el circuito hidráulico. Sin
embargo, este sistema no se ha impuesto hasta ahora, posiblemente
porque la proporción alta de aire en el aceite de compresor causa
problemas importantes en el sistema hidráulico.
Otra desventaja de los aparatos de mezcla y
descarga conocidos con transmisión por correa y árbol cardán son
las oscilaciones torsionales perjudiciales de la barra de
accionamiento y las vibraciones que resultan de éstas, que conducen
a la presencia importante de ruidos y que se describen, por ejemplo,
en el documento de revelación de invención. Además, este tipo de
accionamiento origina limitaciones de construcción que provocan
altos costes de fabricación. También los componentes como el
accionamiento por correa separable con rodillo tensor, palancas de
accionamiento, árbol cardán, engranaje para la reducción del número
de revoluciones, varios cojinetes, dispositivos para la lubricación
de los cojinetes, etcétera, contribuyen significativamente al
aumento de costes de fabricación. Además, resulta una desventaja la
necesidad relativamente alta de un mantenimiento de la transmisión
por correa separable.
Se suministran aparatos de mezcla y descarga con
compresores separados, por ejemplo, de compresores para obras
móviles y transportables con aire comprimido. En este caso, se
utiliza normalmente un motor eléctrico como accionamiento para el
agitador. Aquí resulta una desventaja que estos aparatos se manejen
mediante una toma de alimentación adicional que no está siempre
disponible en las obras.
La función de la invención se basa en mejorar a
tal efecto los aparatos de mezcla y descarga, aprovechando de forma
óptima la potencia del motor propulsor tanto durante la fase de
mezcla como durante la fase de descarga, reduciendo el esfuerzo de
construcción, los gastos de fabricación y los requisitos de
mantenimiento y aumentando la fiabilidad y la vida útil del
aparato.
Para solucionar la función según la invención se
propone utilizar uno o varios motores de aire comprimido para el
accionamiento por motor del agitador, a los cuales se suministre una
proporción, al menos del 20 al 100% del aire comprimido creado por
el compresor, y cuyo número de revoluciones y/o par de giro y/o
potencia de accionamiento pueda adaptarse con un medio apropiado
para la influencia del suministro de aire comprimido al o a los
motores de aire comprimido y/o la evacuación de aire de salida del o
de los motores de aire comprimido en las distintas fases de
servicio del proceso de mezcla y descarga.
Para ello, cuenta especialmente el empleo de
varios motores de aire comprimido que accionan el agitador de forma
individual o en combinación, de modo que el número de revoluciones
y/o la potencia de accionamiento y/o el par de accionamiento del
agitador puede modificarse mediante la conexión o desconexión de los
motores individuales. Para ello, puede emplearse, por ejemplo, un
agitador de varias piezas que se accionen de manera individual y
por separado de un motor de aire comprimido. Como alternativa,
varios motores de aire comprimido que funcionan en un eje común o
que se acoplan mediante un engranaje apropiado pueden accionar un
agitador de una sola pieza.
Asimismo se incluye el empleo de motores de aire
comprimido que comprenden varias admisiones para aire comprimido
y/o varios escapes para el aire de salida, que están conectados
preferiblemente con distintos espacios de trabajo separados y/o con
distintas secciones de carcasa de los mismos espacios de trabajo, y
cuyo número de revoluciones y/o potencia de accionamiento y/o par
de accionamiento pueden modificarse mediante la conexión o
desconexión del suministro de aire comprimido o evacuación de aire
de salida en una o varias admisiones y escapes.
Los motores de aire comprimido son especialmente
apropiados para este empleo debido a su curva característica de
número de revoluciones-par de giro. También pueden
proporcionar significativamente pares de accionamiento sobre su par
nominal, con lo cual se reduce el número de revoluciones al aumentar
el par de accionamiento.
De este modo, por un lado, los motores de aire
comprimido pueden disponer de un par de accionamiento relativamente
alto para el agitador al comienzo de la fase de mezcla. Por otro
lado, se reduce el número de revoluciones, de modo que el par de
accionamiento necesario para el agitador frente a los accionamientos
conocidos con un número de revoluciones principalmente constante es
inferior. El par de accionamiento inferior con un número de
revoluciones inferior provoca que se reduzca o impida el máximo de
la potencia de accionamiento que aparece en los aparatos conocidos
con motores de aire comprimido al comienzo de la fase de mezcla. Por
tanto, los motores de aire comprimido deben diseñarse con un efecto
de mezcla similar para una potencia inferior como accionamientos
con transmisión por correa y árbol de cardán o motor y bomba
hidráulica.
La presente invención describe primero los
aparatos de mezcla y descarga con compresor incorporado.
Por tanto, resulta especialmente una ventaja el
empleo de motores de aire comprimido, ya que compensan el número de
revoluciones del motor propulsor y del agitador. El motor propulsor
puede funcionar tanto en la fase de mezcla como en la fase de
descarga con una potencia máxima y un alto número de revoluciones
para proporcionar la mayor cantidad posible de aire comprimido para
el accionamiento del agitador y/o para la descarga de la materia
consistente.
Los compresores rotativos (compresores de
tornillo, compresores de paletas) que se emplean normalmente en los
aparatos de mezcla y descarga tienen cámaras de compresión que se
forman entre el o los rotores y la carcasa del elemento compresor y
se abren de forma cíclica en el curso de la rotación del o de los
rotores, se llenan, se cierran en los bordes de control del lado de
aspiración de la zona de aspiración, se reducen, se abren en los
bordes de control del lado de presión y se extraen hacia el lado de
presión en contra de la presión de servicio. En las zonas de la
carcasa fijas que limitan las cámaras de compresión, pueden
incorporarse orificios y conexiones, a través de las cuales puede
suministrarse o extraerse el aire comprimido desde la zona de
aspiración de las cámaras de compresión ya cerradas en el elemento
de compresión con una presión temporal y principalmente constante
entre la presión de servicio y de aspiración. La elección de la
posición de estas conexiones determina la altura de esta presión
intermedia.
Gracias a la conexión variable de estas
conexiones con las admisiones y/o escapes de los motores de aire
comprimido, puede modificarse la diferencia de presión entre las
admisiones y/o escapes de los motores de aire comprimido. Adicional
o alternativamente pueden estrangularse las admisiones y/o los
escapes. Adicional o alternativamente la diferencia de presión
entre la admisión y escape de los motores de aire comprimido puede
verse influenciada por una derivación variable. Con estas medidas,
puede ajustarse el número de revoluciones y/o el par de giro y/o la
potencia de accionamiento de los motores de aire comprimido a las
fases de servicio.
En un modelo preferible de la invención, el aire
comprimido se suministra al o a los motores de aire comprimido al
menos por momentos con una presión que corresponde esencialmente a
la presión de servicio del compresor.
Además, el aire comprimido se suministra
preferiblemente a los motores de aire comprimido al menos por
momentos a una temperatura que corresponde fundamentalmente a la
temperatura de compresión del compresor, que por regla general, se
encuentra entre 70°C y 100°C en los compresores rotativos de
inyección de aceite. Para ello, el aire comprimido se extrae de una
posición en la que todavía no ha habido un enfriamiento notable. De
este modo, una temperatura de entrada relativamente alta puede
procesarse de modo que la temperatura de salida del aire comprimido
de los motores de aire comprimido esté segura sobre la temperatura
ambiente por motivos termodinámicos y no pueda ocasionar una
condensación perjudicial. Además, se utiliza el volumen de servicio
máximo.
También puede se ventajoso calentar el aire
comprimido antes del suministro a los motores de aire comprimido en
un cambiador de calor a una temperatura superior a la temperatura de
compresión del compresor, con el fin de incrementar así la potencia
del aire comprimido durante la expansión en los motores de aire
comprimido. En los aparatos de mezcla y descarga con un motor de
combustión como motor propulsor, el aire comprimido puede
calentarse, por ejemplo, mediante un cambiador de calor con el
líquido de refrigeración o la corriente de gases de escape del
motor de combustión.
Además, el aire comprimido puede suministrase a
los motores de aire comprimido con contenido de aceite para la
lubricación, preferiblemente de 0,5 a 50 mg de aceite por kilogramo
de aire.
En comparación con el funcionamiento en seco,
esta lubricación de los motores de aire comprimido incrementan el
grado de rendimiento, la vida útil y la fiabilidad.
En el empleo de compresores rotativos de
inyección de aceite, el contenido de aceite deseado en el aire
comprimido para los motores de aire comprimido se alcanza
preferiblemente extrayendo el aire comprimido en una posición antes
de la separación fina del aceite en el compresor, por ejemplo, antes
del filtro de coalescencia en el recipiente separador de
aceite.
También puede suministrarse el aire comprimido a
los motores de aire comprimido al menos por momentos con una
presión que está entre la presión de aspiración y la presión de
servicio. Para ello, el aire comprimido se extrae de una posición
adecuada del elemento compresor.
Además, el suministro de aire comprimido al
motor de aire comprimido se abre y/o estrangula y/o cierra y/o
conmuta entre las distintas posiciones de extracción a través de una
o varias válvulas.
El aire que sale de los motores de aire
comprimido se vuelve a conducir preferiblemente al circuito del
compresor. Esto tiene la ventaja, entre otras, de que el aceite
para la lubricación de los motores de aire comprimido no se escapa
al ambiente sino que se conduce de nuevo al circuito del compresor.
Otra posibilidad es llevarlo hasta la zona de aspiración del
compresor rotativo, por ejemplo, a la válvula de admisión.
Otra posibilidad es reconducirlo al elemento
compresor, es decir, a la posición en la que predomina una presión
entre la presión de aspiración y la presión de servicio. Sobre la
presión intermedia tienen prioridad las pulsaciones de presión
reducidas, cuya amplitud corresponde aproximadamente a la diferencia
de presión entre dos cámaras de compresión contiguas en la zona de
la posición de realimentación. En los estados operativos en los que
no tiene lugar la realimentación, pueden tener lugar procesos de
flujo intermitentes entre las cámaras de compresión y el volumen en
la tubería de realimentación, que provocan la pérdida de potencia.
Con el fin de evitar este efecto puede resultar ventajoso volver a
introducir el aire de salida a través de la válvula de cierre en el
elemento compresor, donde se incluye, entre la válvula de cierre y
las cámaras de compresión en el elemento compresor, un volumen que
es inferior al volumen de la cámara de compresión en la zona de
conexión de la realimentación, preferiblemente inferior al 20%.
Otra posibilidad para la evacuación del aire de
salida del motor de aire comprimido consiste en conectar el escape
del motor de aire comprimido en la fase de transporte con la
admisión del aire comprimido de la caldera de mezcla.
La realimentación o la evacuación del aire de
salida se abre y/o estrangula y/o cierra y/o conmuta entre las
distintas posiciones de realimentación a través de una o varias
válvulas.
Para esto, existen numerosas posibilidades que
influyen en la diferencia de presión disponible entre la admisión y
el escape para el o los motores de aire comprimido.
En un modelo especialmente preferible de la
invención, el aire comprimido se suministra a un motor de aire
comprimido fundamentalmente con una presión de servicio del
compresor, mientras que el aire de salida se reconduce a la zona de
aspiración o alternativamente al elemento compresor en una posición
en la que predomina una presión entre la presión de aspiración y la
presión de servicio, donde tiene lugar la conmutación entre las dos
realimentaciones alternativas a través de al menos una válvula.
Durante la fase de mezcla, se conecta la tubería de realimentación
en el escape del motor de aire comprimido con la zona de aspiración
del compresor, de modo que esté disponible para el motor de aire
comprimido la máxima diferencia de presión entre la admisión y el
escape. Si no fuera así, el motor de aire comprimido deberá
dimensionarse demasiado grande. Durante la fase de descarga, la
tubería de realimentación en el escape del motor de aire comprimido
se une a una conexión en la carcasa del elemento compresor, en la
que predomina una presión intermedia, preferiblemente del 2 al 60%
aprox. de la presión de servicio. Mediante esta realimentación, la
diferencia de presión entre la admisión y la salida del motor de
aire comprimido disminuye y el número de revoluciones se reduce al
valor deseado en la fase de descarga.
La realimentación del aire de salida en las
cámaras de compresión ya cerradas en el elemento compresor es
especialmente ventajosa porque el suministro del motor de aire
comprimido tiene lugar en un circuito interior, de modo que
esencialmente el caudal volumétrico de aspiración total del elemento
compresor está disponible como aire comprimido para la descarga de
la materia consistente. Por tanto, el elemento compresor puede
dimensionarse mucho más pequeño, como si se tratara del caso en una
realimentación del aire de salida del motor de aire comprimido en
el ambiente o en la zona de aspiración del elemento compresor.
En otro modelo preferible de la invención, el
aire comprimido se suministra al motor de aire comprimido
fundamentalmente con la presión de servicio del compresor, mientras
que el aire de salida se dirige a la zona de aspiración del
compresor o al ambiente o alternativamente a la caldera de mezcla,
donde tiene lugar la conmutación entre las dos alternativas
mediante al menos una válvula. Durante la fase de mezcla, el aire de
salida del motor de aire comprimido se dirige a la zona de
aspiración del compresor o al ambiente, de modo que esté disponible
para el motor de aire comprimido la máxima diferencia de presión
entre la admisión y el escape. Si se reconduce el aire de salida
del motor de aire comprimido a la zona de aspiración del compresor,
se crea un circuito interior, de modo que no debe limpiarse el aire
ambiente con contenido de polvo, como es usual en el llenado de la
caldera de mezcla, a través del filtro de admisión, lo que conduce a
una clara prolongación del tiempo de parada del filtro. Si se
evacua el aire de salida al ambiente, por ejemplo, a través de un
silenciador de descarga, puede suprimirse la tubería de
realimentación.
Durante la fase de descarga, el aire de salida
del compresor se conduce a la caldera de mezcla, donde predomina
una presión entre la presión de aspiración y la presión de
servicio.
Primero, se conduce fundamentalmente todo el
aire comprimido creado por el compresor a través del motor de aire
comprimido y, a continuación, a la caldera de mezcla para la
descarga del producto de mezcla.
En esta disposición, la presión de servicio del
compresor se ajusta dependiendo del consumo total del aire
comprimido y se divide en una diferencia de presión entre la
admisión y el escape del motor de aire comprimido y una diferencia
entre la caldera de mezcla y el ambiente en un ajuste automático
ventajoso del proceso de descarga correspondiente.
En el caso de que el aire de salida del motor de
aire comprimido contenga aceite, puede dirigirse antes del escape
al entorno o antes de la admisión en la caldera de mezcla a través
de un elemento separador de aceite, desde el que se reconduce el
aceite retenido al circuito del compresor.
El agitador puede bloquearse por algún cuerpo
extraño o por los productos de mezcla de grano muy grueso, lo que
puede solucionarse normalmente invirtiendo durante un corto espacio
de tiempo la dirección de rotación. Por tanto, en otro modelo
preferible de la invención, está previsto el empleo de un motor de
aire comprimido con dirección de rotación conmutable.
Además, para solucionar la función según la
invención, se propone un proceso para el control y para el
funcionamiento de un aparato de mezcla y descarga, en el que se
utiliza, durante la fase de mezcla, el aire comprimido creado por
el compresor fundamentalmente sólo para el suministro de o de los
motores de aire comprimido que accionan el agitador y, durante la
fase de descarga, tanto para la descarga de la materia consistente,
como para el suministro del o de los motores de aire comprimido que
accionan el agitador.
Para ello, pueden emplearse especialmente varios
motores de aire comprimido para el accionamiento del agitador.
Durante la fase de descarga se suministra aire comprimido a todos
los motores de aire comprimido, pero durante la fase de mezcla no
se suministra aire comprimido a todos los motores de aire
comprimido.
En un modelo preferible de este proceso, la
diferencia de presión entre la admisión y el escape de al menos un
motor de aire comprimido se ve influenciada de manera que el número
de revoluciones y/o el par de giro y/o la potencia de accionamiento
del agitador es mayor durante la fase de mezcla que durante la fase
de descarga. Así la diferencia de presión entre la admisión y el
escape del o de los motores de aire comprimido se ajusta con un
valor superior durante la fase de mezcla que durante la fase de
descarga.
La modificación de la diferencia de presión
entre la admisión y el escape del o de los motores de aire
comprimido se lleva a cabo mediante la estrangulación y/o la
conmutación específicas del suministro del aire comprimido y/o de
la evacuación del aire de salida entre las distintas posiciones de
realimentación y/o extracción en el compresor, en las que predomina
esencialmente la presión de aspiración, la presión de servicio o una
presión intermedia, y/o mediante la modificación de una derivación
entre la admisión y el escape.
En otra variante del proceso, la diferencia de
presión entre la admisión y el escape del o de los motores de aire
comprimido también puede verse influenciada porque el aire de salida
del o de los motores de aire comprimido se conduce a la caldera de
mezcla durante el proceso de descarga. Aquí se crea un presión cuya
altura influye en la diferencia de presión y, con ello, en el número
de revoluciones y/o el par de giro y/o la potencia de accionamiento
del o de los motores de aire comprimido.
También puede formar parte del proceso liberar o
activar tanto el suministro con aire de descarga como la reducción
del número de revoluciones y/o del par de giro y/o de la potencia de
accionamiento del agitador mediante un dispositivo de conmutación
de accionamiento automático o manual después de cerrar el contenedor
de mezcla.
Además, puede ser conveniente controlar el
aparato de mezcla y descarga, de modo que se detecte automáticamente
un posible bloqueo del agitador y, por tanto, se active una
inversión automática temporal de la dirección de rotación. En este
caso, puede aprovecharse, por ejemplo, la circunstancia de que el
consumo de aire comprimido del motor de aire comprimido disminuye
prácticamente a cero en un estado de inactividad.
Además de las ventajas nombradas hasta ahora de
la solución según la invención, pueden disminuir el esfuerzo de
construcción y los gastos de fabricación gracias al empleo de un
motor de aire comprimido, en comparación con las soluciones
conocidas. Pueden suprimirse el accionamiento por correa separable
con rodillo tensor, palancas de accionamiento, árbol cardán,
engranaje para la reducción del número de revoluciones, varios
cojinetes, dispositivos para la lubricación de los cojinetes o del
motor hidráulico con bomba hidráulica, y todos los demás
componentes de un circuito hidráulico
En comparación con una transmisión por correa
separable con un árbol cardán conectado, la solución según la
invención permite mucho juego de construcción, porque debe colocarse
sólo una tubería de salida y de aire adicional entre el compresor y
la caldera de mezcla. Si el aire de salida del motor de aire
comprimido se conduce a la caldera de mezcla en la fase de descarga
y al ambiente en la fase de mezcla, entonces sólo se necesita una
tubería de aire comprimido entre el compresor y la unidad de mezcla,
con lo cual, en este modelo, puede emplearse un compresor para
obras corriente o sólo modificado ligeramente. Esto sólo da lugar a
pequeñas limitaciones para la colocación relativa del compresor y
de la caldera de mezcla. Además, se reducen los requisitos de
mantenimiento y aumenta la fiabilidad. Las vibraciones y las
emisiones de ruidos de una transmisión por correa separable con
árbol cardán desaparecen.
La mayoría de los puntos realizados para los
aparatos con compresor incorporado valen también para aparatos con
compresor por separado. Además, el empleo de motores de aire
comprimido para el accionamiento del agitador, al contrario que el
accionamiento común como motores eléctricos, no requiere ninguna
toma de alimentación adicional. Para el suministro de aire
comprimido para el aparato de mezcla y descarga durante la fase de
descarga, existe, de todos modos, un compresor para obras
(normalmente con un motor de combustión), que puede suministrar
también el aire comprimido para el motor de aire comprimido para
accionar el agitador. Los accionamientos de dispositivos especiales
en aparatos de mezcla y descarga (aparatos para la carga con un
producto de mezcla, palas cargadoras, etcétera) también pueden
accionarse con motores de aire comprimido, de modo que no se
requiere tomas de alimentación.
A continuación, la invención se describe
mediante un ejemplo de modelo, sin limitar la generalidad de la
invención en este ejemplo. En éste se muestra:
Fig. 1 un esquema de control de un aparato de
mezcla y descarga según la invención en la fase de mezcla,
Fig. 2 un esquema de control de un aparato de
mezcla y descarga según la invención en la fase de descarga,
Fig. 3 un esquema de control de un aparato de
mezcla y descarga según la invención con una disposición
alternativa de válvulas sin carga,
Fig. 4 la curva característica de número de
revoluciones-par de giro de un motor típico de aire
comprimido y de un agitador típico al comienzo y al final de la fase
de mezcla. Aquí las referencias de cada curva tienen el siguiente
significado:
- a:
- Curva característica de número de revoluciones-par de giro del motor de aire comprimido
- b:
- Par de accionamiento requerido del agitador al comienzo de la fase de mezcla
- c:
- Par de accionamiento requerido del agitador al final de la fase de mezcla
- d:
- Punto de servicio del agitador y del motor de aire comprimido al comienzo de la fase de mezcla
- e:
- Punto de servicio del agitador y del motor de aire comprimido al final de la fase de mezcla
- N_{B}:
- Número de revoluciones del agitador y del motor de aire comprimido al comienzo de la fase de mezcla
- N_{E}:
- Número de revoluciones del agitador y del motor de aire comprimido al final de la fase de mezcla
- M_{B}:
- Par de giro del agitador y del motor de aire comprimido al comienzo de la fase de mezcla
- M_{E}:
- Par de giro del agitador y del motor de aire comprimido al final de la fase de mezcla
Fig. 5: un esquema de control de un aparato de
mezcla y descarga según la invención con una variante de conexión
de los componentes sin carga; alternativa (líneas discontinuas) con
aire de accionamiento con contenido de aceite,
Fig. 6: un esquema de control de un aparato de
mezcla y descarga según la invención con otra variante de conexión
de los componentes sin carga.
Un motor de combustión 1 impulsa el elemento
compresor 3 a través de un acoplamiento 2. El elemento compresor
aspira el aire ambiente a través de la válvula de admisión 4, lo
comprime inyectando aceite, que circula a través de la tubería de
inyección 5, y descarga la mezcla de aire comprimido con aceite a
través de la tubería de presión 6 en el recipiente separador de
aceite 7. Aquí se separa la mayor parte de aceite de la corriente
de aire y se acumula en la parte inferior del recipiente separador
de aceite 7. Desde allí, se presiona con la presión de servicio de
vuelta a la tubería de inyección 5 a través del refrigerador 8. Una
derivación 9 con una válvula térmica 10 regula la temperatura final
del aceite o la temperatura final de compresión.
Por una tubería de presión 11, se conduce el
aire comprimido con la presión de servicio al motor de aire
comprimido 12 que acciona el agitador 13 en la caldera de mezcla
14. En la tubería de presión 11, se incorpora una válvula
distribuidora 2/2 14, con la que puede liberarse o interrumpirse el
suministro de aire comprimido del motor de aire comprimido 12. El
aire de salida del motor de aire comprimido se conduce a través de
una tubería de salida 16 a una válvula distribuidora 3/2 17.
En una posición de conmutación de la válvula
distribuidora 3/2 17, se conduce el aire de salida a través de la
tubería 18 hasta la válvula de admisión 4 y, en otra posición de
conmutación, a una conexión de realimentación 19 en la carcasa del
elemento compresor 3. La conexión de realimentación 19 está unida a
un orificio en una zona de la carcasa del elemento compresor 3, en
la que predomina una presión intermedia del 50% aprox. de la
presión de servicio durante el funcionamiento en las cámaras de
compresión.
La caldera de mezcla 14 puede cargarse a través
de un orificio 20 con un producto de mezcla o descarga, cerrarse
con una tapa 21 y someterse a presión con la tapa cerrada 21.
Aquí no se muestran para simplificar otros
detalles sobre el control del compresor y del aparato de mezcla y
descarga.
Como se muestra en la fig. 1, la tapa 21 está
abierta en la fase de mezcla y la válvula distribuidora 2/2 para el
aire de descarga está cerrada. El compresor crea esencialmente aire
de presión para el suministro al motor de aire comprimido 12. La
válvula distribuidora 2/2 15 está abierta y el aire comprimido
accede al motor de aire comprimido. La válvula distribuidora 3/2 17
une el escape del motor de aire comprimido con la válvula de
admisión 4 del compresor. De este modo, se proporciona al motor de
aire comprimido la diferencia de presión máxima, de modo que
funcione con un número de revoluciones relativamente alto, un par de
giro relativamente alto y una potencia de accionamiento
relativamente alta. Antes de la conmutación a la fase de descarga,
la tapa 21 debe estar cerrada.
Como se muestra en la fig. 2, en la fase de
descarga circula aire comprimido desde el recipiente separador de
aceite 7 a través de un filtro de coalescencia 23, de la válvula
distribuidora 2/2 abierta y de las tuberías de presión 24 y 25 a la
caldera de mezcla 14 y a la tubería de descarga 26. La válvula
distribuidora 3/2 se encuentra en otra posición de conmutación y
permite circular el aire de salida del motor de aire comprimido a
la conexión de realimentación 19 del elemento compresor. Allí
predomina una presión intermedia, de manera que hay una pequeña
diferencia de presión en el motor de aire comprimido, como durante
la fase de mezcla. De este modo, disminuye el consumo de aire
comprimido del motor de aire comprimido, así como el número de
revoluciones, el par de giro y la potencia de accionamiento.
Ya que el aire comprimido para el suministro del
motor de aire comprimido en la fase de descarga se lleva a cabo en
un circuito interior, compuesto del elemento compresor 3, la tubería
de presión 11, la tubería de salida 16, la válvula distribuidora
3/2 17 y la conexión de realimentación 19 en el elemento compresor
3, está disponible el caudal volumétrico de aspiración total del
elemento compresor para la descarga de la materia consistente.
La fig. 3 muestra un esquema de control
alternativo, en el que, en lugar de la válvula distribuidora 2/2 15
y de la válvula distribuidora 3/2 17, se emplea una válvula
distribuidora 3/3 para el control del motor de aire comprimido 12.
Además, se representa una posición adicional de estrangulación
ajustable 28 en la tubería para la conexión de realimentación 19, a
través de la cual es posible otro ajuste del número de revoluciones,
del par de giro o de la potencia de accionamiento del motor de aire
comprimido en la fase de descarga. Las válvulas 22 y 27 se
representan en la posición de conmutación en vacío o en estado de
inactividad del aparato de mezcla y descarga.
En la zona de la conexión de realimentación 19,
está colocada una válvula de cierre 29 que, en la fase de mezcla,
es decir, cuando las tubería de realimentación está cerrada a través
de la válvula 27 y no circula aire de salida del motor de aire
comprimido 12 por la conexión de realimentación 19 al elemento
compresor, impide flujos intermitentes entre las cámaras de
compresión y la tubería de realimentación.
Como se representa en la fig. 4, el motor de
aire comprimido funciona al comienzo de la fase de mezcla cuando el
producto de mezcla opone una capacidad relativamente alta al
agitador con un número bajo de revoluciones y un par de giro alto,
como al final de la fase de mezcla. Este ajuste se lleva a cabo
automáticamente a través de la curva característica de número de
revoluciones-par de giro del motor de aire
comprimido y demuestra ser ventajoso en comparación con los
accionamientos conocidos, que funcionan esencialmente con un número
de revoluciones constante durante el proceso de mezcla.
La fig. 5 muestra un modelo alternativo, en el
que el aire comprimido circula directamente desde el elemento
compresor 3 hasta el motor de aire comprimido 12 tanto en la fase de
mezcla como en la fase de descarga. El escape del motor de aire
comprimido 12 está unido a una válvula distribuidora 3/2 17. La
válvula permite la posición parada A, mezcla B y descarga C. En la
posición A, la tubería de salida 16 está bloqueada y el motor de
aire comprimido 12 está parado. En la fase de mezcla (posición B),
el aire de salida del motor de aire comprimido 12 circula a través
de la tubería de salida 16 a la válvula de admisión 4. De este modo,
se ajusta la diferencia de presión máxima posible por el motor de
aire comprimido, de modo que funcione con un número de revoluciones
relativamente alto, un par relativamente alto y una potencia de
accionamiento relativamente alta. Además, en esta posición se crea
un circuito cerrado para el suministro de aire comprimido del motor
de aire comprimido 12. En la posición de la válvula C, la tubería de
salida 16 se une al suministro de aire comprimido 30 de la caldera
de mezcla. En el suministro de aire comprimido 30, se encuentra un
elemento separador de aceite 31 para separar el aceite del aire
comprimido y reconducirlo al elemento compresor 3 a través de la
tubería de realimentación 32.
Además, se incluye una tubería de derivación 34
con una válvula de mariposa 35 entre la admisión y el escape del
motor de aire comprimido 12, con la que puede limitarse la
diferencia de presión sobre el motor de aire comprimido 12. La
válvula de mariposa 35, puede ser, por ejemplo, una válvula de
presión mínima que se abre al sobrepasar una diferencia de presión
determinada y que limita esta diferencia a un valor definido.
En la fig. 6 se representa otra posibilidad para
la conexión de los componentes. La tubería de salida 16 del motor
de aire comprimido 12 está unida aquí de forma análoga a la fig. 5
con una válvula distribuidora 3/3 17 que dispone de posibilidades
automáticas de conmutación. La diferencia con el modelo de la fig. 5
consiste en que, en el proceso de mezcla (posición de válvula B),
el aire comprimido se suministra directamente al ambiente a través
de la tubería de salida 16 mediante un silenciador de descarga 33.
Si se necesita aire comprimido con contenido de aceite para la
lubricación del motor de aire comprimido, puede incorporarse un
elemento separador de aceite 7 en la tubería de salida 16 en lugar
del elemento de filtro de coalescencia 23 en el recipiente
separador de aceite 7.
Claims (30)
1. El aparato de mezcla y descarga para la
mezcla discontinua e interrumpida por procesos de alimentación y la
descarga posterior de materias consistentes, especialmente de
mortero y hormigón, que comprende una caldera de mezcla (14) que
contiene un agitador (13) accionado por motor y que está conectado a
una tubería de transporte y que está cargado con material que debe
mezclarse y transportarse y que puede impulsarse con aire comprimido
para descargar materias consistentes a través de la tubería de
transporte (26), y un elemento compresor (3) para producir aire
comprimido, que está incorporado en el aparato de mezcla y descarga
o como una unidad de construcción separada y que está accionado por
motor eléctrico o por motor de combustión, caracterizado
porque el accionamiento por motor del agitador (13) se consigue a
través de uno o varios motores de aire comprimido (12) que está
provisto de una proporción del aire comprimido creado por el
elemento compresor (3).
2. Aparato de mezcla y descarga según la
reivindicación 1, caracterizado porque el suministro de aire
comprimido y/o la evacuación de aire comprimido del o de los
motores de aire comprimido (12) se controla mediante un dispositivo
de control, que permite la adaptación del número de revoluciones y/o
del par de giro y/o de la potencia de accionamiento del o de los
motores de aire comprimido (12) en las distintas fases operacionales
del proceso de mezcla y descarga.
3. Aparato de mezcla y descarga según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque varios motores de
aire comprimido (12) de forma individual o a través de un mecanismo
de transmisión accionan el agitador (13), de modo que el número de
revoluciones y/o la potencia de accionamiento y/o el par de
accionamiento del agitador puede modificarse mediante la conexión o
desconexión de motores individuales (12).
4. Aparato de mezcla y descarga según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los motores de
aire comprimido (12) pueden emplearse con varias admisiones para
aire comprimido y/o varios escapes para el aire de salida, que
están conectados preferiblemente con distintos espacios de trabajo
separados y/o con distintas secciones de carcasa de los mismos
espacios de trabajo, donde el número de revoluciones y/o la potencia
de accionamiento y/o el par de accionamiento de los motores de aire
comprimido (12) pueden modificarse mediante la conexión o
desconexión del suministro de aire comprimido o evacuación de aire
de salida en una o varias admisiones y escapes.
5. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la
diferencia de presión entre la admisión y el escape de al menos un
motor de aire comprimido (12) está influenciada al menos por
momentos por una derivación variable (9) entre la admisión y la
salida.
6. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
comprimido se suministra a al menos un motor de aire comprimido
(12) al menos por momentos a un presión que corresponde
principalmente a la presión de servicio del elemento compresor
(3).
7. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
comprimido se suministra a al menos un motor de aire comprimido
(12) al menos por momentos a una temperatura que corresponde
principalmente a la temperatura final de compresión del elemento
compresor (3).
8. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
comprimido se calienta al menos por momentos antes de suministrarlo
a al menos un motor de aire comprimido (12) en un cambiador de
calor a una temperatura superior a la temperatura final de
compresión del elemento compresor (3).
9. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
comprimido se suministra a al menos un motor de aire comprimido
(12) al menos por momentos con un contenido de aceite para la
lubricación, preferiblemente de 0,5 a 50 mg de aceite por kilogramo
de aire.
10. Aparato de mezcla y descarga según la
reivindicación 9, caracterizado porque, al utilizar
compresores rotativos de inyección de aceite como elementos
compresor (3), el contenido de aceite deseado de aire comprimido
para al menos un motor de aire comprimido (12) se obtiene de modo
que el aire comprimido se extrae en una posición adecuada antes de
la separación fina del aceite en el elemento compresor (3).
11. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
comprimido para al menos un motor de aire comprimido (12) se extrae
al menos por momentos en una posición del elemento compresor (3),
donde predomina una presión entre la presión de servicio y de
aspiración.
12. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque
el suministro de aire comprimido a al menos un motor de aire
comprimido (12) puede abrirse y/o estrangularse y/o cerrarse y/o
conmutarse entre distintas posiciones de extracción a través de una
o varias válvulas.
13. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
de salida de al menos un motor de aire comprimido (12) se vuelve a
introducir al menos por momentos en el circuito del elemento
compresor (3).
14. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
de salida de al menos un motor de aire comprimido (12) se vuelve a
introducir al menos por momentos en el área de aspiración del
elemento compresor (3).
15. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
de salida de al menos un motor de aire comprimido (12) se vuelve a
introducir al menos por momentos en una posición del elemento
compresor (3), donde predomina una presión entre la presión de
servicio y de aspiración.
16. Aparato de mezcla y descarga según la
reivindicación 15, caracterizado porque el aire de salida se
vuelve a introducir a través de la válvula de cierre en el elemento
compresor (3), donde se incluye, entre la válvula de cierre (29) y
las cámaras de compresión en el elemento compresor (3) un volumen
que es inferior al volumen de la cámara de compresión en la zona de
conexión de la realimentación, preferiblemente inferior al 20%.
17. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
de salida de al menos un motor de aire comprimido (12) se conduce
al menos por momentos a la entrada de aire de la caldera de mezcla
(14).
18. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire
de salida de al menos un motor de aire comprimido (12) se descarga
al menos por momentos en el ambiente.
19. Aparato de mezcla y descarga según la
reivindicación 17 ó 18 y la reivindicación 8, caracterizado
porque el aire de salida de al menos un motor de aire comprimido
(12), antes entrar en la caldera de mezcla (14) o de salir al
ambiente, se conduce a través de un separador de aceite (7) desde el
que se reconduce el aceite retenido al circuito del elemento
compresor (3).
20. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque
la realimentación de aire de salida de al menos un motor de aire
comprimido (12) puede abrirse y/o estrangularse y/o cerrarse y/o
conmutarse entre distintas posiciones de realimentación a través de
una o varias válvulas.
21. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque un motor de aire comprimido (12) se emplea para accionar el
agitador (13), al que se suministra aire comprimido principalmente
a una presión de servicio del elemento compresor (3) y el aire de
salida se vuelve a conducir al área de aspiración o
alternativamente al elemento compresor (3) en una posición, en la
que predomina una presión entre la presión de servicio y de
aspiración, donde tiene lugar la conmutación entre las dos
realimentaciones alternativas a través de al menos una válvula.
22. Aparato de mezcla y descarga según una o
varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque puede cambiarse la dirección de rotación de al menos un
motor de aire comprimido (12).
23. Proceso para el funcionamiento de un aparato
de mezcla y descarga para la mezcla discontinua e interrumpida por
procesos de alimentación y la descarga posterior de materias
consistentes, especialmente de mortero y hormigón, que comprende
una caldera de mezcla (14) que contiene un agitador (13) accionado
por motor y que está conectado a una tubería de transporte y que
está cargado con material que debe mezclarse y transportarse y que
puede impulsarse con aire comprimido para descargar materias
consistentes a través de la tubería de transporte, y un elemento
compresor (3) para producir aire comprimido, que está incorporado en
el aparato de mezcla y descarga o como una unidad de construcción
separada y que está accionado por motor eléctrico o por motor de
combustión, caracterizado porque, durante la fase de mezcla,
el aire comprimido creado por el elemento compresor (3)
principalmente se emplea sólo para suministrar uno o varios motores
de aire comprimido (12) que accionan el agitador (13) y porque,
durante la fase de descarga, el aire comprimido creado por el
elemento compresor (3) se emplea tanto para descargar materias
consistentes, como para suministrar uno o varios motores de aire
comprimido (12) que accionan el agitador (13).
24. Proceso para el funcionamiento de un aparato
de mezcla y descarga según la reivindicación 23,
caracterizado porque, al utilizar varios motores de aire
comprimido (12) para accionar el agitador (13), durante la fase de
descarga se suministra aire comprimido a todos los motores de aire
comprimido (12), pero durante la fase de mezcla no se suministra
aire comprimido a todos los motores de aire comprimido (12).
25. Proceso para el funcionamiento de un aparato
de mezcla y descarga según la reivindicación 23,
caracterizado porque el número de revoluciones y/o la
potencia de accionamiento y/o el par de accionamiento de al menos
un motor de aire comprimido (12) que está provisto de varias
admisiones para el aire comprimido y/o varios escapes para el aire
de salida, se modifica mediante la conexión o desconexión del
suministro de aire comprimido o la evacuación de aire de salida en
una o varias de estas admisiones o escapes.
26. Proceso para el funcionamiento de un aparato
de mezcla y descarga según una o varias de las reivindicaciones 23
a 25, caracterizado porque el número de revoluciones y/o el
par de giro y/o la potencia de accionamiento del agitador (13) es
mayor durante la fase de mezcla que durante la fase de descarga por
la influencia de la diferencia de presión entre la admisión y el
escape de al menos un motor de aire comprimido (12).
27. Proceso para el funcionamiento de un aparato
de mezcla y descarga según una o varias de las reivindicaciones 23
a 26, caracterizado porque la diferencia de presión entre la
admisión y el escape de al menos un motor de aire comprimido (12)
es mayor durante la fase de mezcla que durante la fase de
descarga.
28. Proceso para el funcionamiento de un aparato
de mezcla y descarga según una o varias de las reivindicaciones 23
a 27, caracterizado porque puede modificarse la diferencia de
presión entre la admisión y el escape de al menos un motor de aire
comprimido (12) mediante la estrangulación y/o la conmutación
variable del suministro del aire comprimido y/o la evacuación del
aire de salida entre las distintas posiciones de realimentación y/o
extracción en el elemento compresor (3) o en la caldera de mezcla,
en la que predomina la presión de aspiración, la presión de
servicio o una presión intermedia, y/o mediante la modificación de
una derivación entre la admisión y el escape.
29. Proceso para el funcionamiento de un aparato
de mezcla y descarga según una o varias de las reivindicaciones 23
a 28, caracterizado porque, después de cerrar el contenedor
de mezcla (14), un dispositivo de conmutación accionado manual o
automáticamente activa y/o libera tanto el suministro con aire de
descarga, como la reducción del número de revoluciones y/o del par
de giro y/o de la potencia de accionamiento del agitador (13).
30. Proceso para el funcionamiento de un aparato
de mezcla y descarga según una o varias de las reivindicaciones 23
a 29, caracterizado porque se detecta automáticamente un
posible bloqueo del agitador (13) y se activa una inversión
automática temporal de la dirección de rotación del agitador
(13).
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